13461

13461

شبيه سازي شاخص هاي عملكردي در نسل جديد موتورهاي توربوفن

كارشناسي ارشد

مكانيك - طراحي كاربردي

مهرماه 1393

مهرماه 1393

دكتر مرتضي منتظري

چكيده پيشرفت¬هاي تكنولوژيكي جهت افزايش راندمان حرارتي و رانشي موتورهاي توربوفن، سبب بهبود روزافزون شاخص¬هاي عملكردي در اين موتورها شده¬است، ليكن تلاش جهت بهبود برخي مشخصه¬ها، سبب افتِ ديگر پارامترهاي عملكردي مي¬شود. لذا انتخاب بهينه¬ترين طرح، همواره اصلي¬ترين چالش طراحان موتور به¬شمار مي¬رود. امروزه ارائه¬ي موتورهاي توربوفن با ضرايب كنارگذر بالا همراه با بهبود شاخص¬هاي عملكردي، بر انتخا¬ب¬ مشتريان اين موتورها افزوده¬است. از سوي ديگر، عدم انتشار اطلاعات اين موتورها از طرف شركت¬هاي سازنده، باعث شده تا ضرورت شبيه¬سازي در نرم¬افزارهاي شبيه¬سازِ موتورهاي توربيني بيش از پيش احساس شود.علاوه بر ضرورتِ يافتنِ اطلاعات و نمودارهاي حالات طراحي و خارج¬طراحي، كنترل پارامترهاي موردنياز در موتور، سبب شده تا فعاليت¬هاي پژوهشي در خصوص شبيه¬سازي اين موتورها رونق بگيرد. در اين پايان¬نامه، شبيه¬سازي شاخص¬هاي عملكردي موتور توربوفن جهت بررسي نسل جديد اين موتورها انجام شده¬است. بدين منظور با مطالعه و بدست¬آوردن روابط ترموديناميكي موتور، الگوريتم تحليل حالت پايا جهت كدنويسي استخراج شده و به¬كمك آن، مدلي ترموديناميكي از موتور توربوفن در نرم¬افزار متلب/سيمولينك توسعه¬ داده شده¬است. از آنجا كه لازمه¬ي مطالعه¬ي ميزان بهبود عملكرد موتورهاي نسل جديد، تحليلي بر عملكرد نقطه¬ي طراحي و حالت پاياي موتورهاي توربوفن نسل حاضر است، در ابتدا شبيه¬سازي 2 موتور CFM56-5 و V2500انجام و با يكديگر مقايسه شده¬اند.سپس با توجه به مطالعه¬ي صورت¬گرفته از موتورهاي توربوفن نسل جديد، با انتخاب 2 موتور رقيبِ Leap و GTF(Pure Power PW 1000G)، تلاش شده تا ضمن تعيين نقطه¬ي طراحي،عملكرد حالت پايا و نمودار شاخص¬هاي عملكردي آنها به¬دست آورده شود. جهت بررسي عملكرد خارج¬طراحي، عملكرد حالات پايا در سطح دريا(SLS) و در شرايط پروازي(ارتفاع و ماخ-هاي متفاوت) درنظر گرفته شده و همه¬ي نتايج بدست¬آمده با نرم¬افزار GasTurb اعتبارسنجي شده¬است. در نهايت با شبيه¬سازي ساختاري از موتورهاي آينده، شاخص¬هاي عملكردي يك موتور نسل آينده نيز مورد بررسي قرار گرفته¬است. نتايج به¬دست¬آمده از مقايسه¬ي موتورهاي نسل جديد و آينده با موتورهاي نسل حاضر، نشان¬دهنده¬ي بهبود قابل¬توجه شاخص¬هاي عملكردي و زيست¬محيطي در اين موتورهاست. واژه¬هاي كليدي:موتور توربوفن، شبيه¬سازي، پارامترهاي عملكردي، نسل حاضر، نسل جديد