12342

12342

مدل سازي و بهينه سازي توربوشفت

كارشناسي ارشد

مكانيك - تبديل انرژي- علوم حرارتي

آبان 1392

آبان 1392

دكتر سپهر صنايع

چكيده در اين تحقيق،‌ مدل ترموديناميكي براي پيش بيني عملكرد توربوشفت در شرايط طرح و خارج از طرح ارائه شده است. مدل ترموديناميكي ارائه شده، از مدل محاسباتي اجزاي توربوشفت تشكيل شده است:مدل كمپرسور،مدل داكت،مدل محفظه‌ي احتراق،مدل توربين فشار بالا و مدل توربين توان.با كنار هم قرار دادن اين مدل‌ها،مدل ترموديناميكي توربوشفت ايجاد شده است.مدل ارائه شده،توانايي پيش بيني عملكرد توربوشفت در شرايط طرح و خارج از طرح را دارد،همچنين مي‌تواند دماي پره توربين خنك كاري شده را پيش بيني كند.بعد از مدل‌سازي،عملكرد ترموديناميكي توربوشفت از چهار جنبه‌ي انرژي،اگزرژي، اقتصادي و زيست محيطي مورد بررسي قرار گرفته است. در انتها به سه روش،پارامترهاي ترموديناميكي توربوشفت مورد بهينه سازي دوهدفه قرار گرفته است. توابع هدف به گونه اي تعريف شده‌اند كه عملكرد توربوشفت در شرايط خارج از طرح نيز ديده مي‌شود.متغير هاي تصميم (ورودي) بهينه سازي عبارتند از:نرخ جرمي،نسبت فشار كمپرسور،دماي خروجي از محفظه‌ي احتراق،دبي هواي خنك كاري و بازده كمپرسور و توربين‌ها. تابع هدف اول در بهينه سازي‌ها هزينه سرمايه گذاري اوليه، هزينه عملكردي و جرايم آلايندگي را در نظر مي‌گيرد. تابع هدف دوم در بهينه سازي‌ها، بازده قانون دوم مي‌باشد. دماي پره‌ي توربين و توان خروجي نيز به عنوان قيد هاي بهينه سازي در نظر گرفته شده است. نتايج بهينه سازي نشان مي‌دهد در نظر گرفتن شرايط خارج از طرح تأثير محسوسي بروي نتايج بهينه سازي مي‌گذارد. بر اساس نتايج بهينه سازي، در صورتي كه در تعريف توابع هدف شرايط عملكردي در خارج از طرح ديده شود، بازده ورودي در نقطه‌ي نهايي بهينه سازي مقادير نسبتاً بيشتري نسبت به حالتي كه تنها نقطه‌ي طرح در تعريف تابع هدف ديده مي‌شود دارد. همچنينبر اساس نتايج منحني‌هاي گستردگي، پارامتر اصلي تصميم تعيين كننده‌ي مقادير توابع هدف، دماي خروجي محفظه‌ي احتراق و نسبت فشار كمپرسورمي‌باشد. واژه‌هاي كليدي:مدل سازي ترموديناميكي، توربوشفت، توربين گاز، بهينه سازي، شرايط طرح، شرايط خارج از طرح