15569

15569

شبيه¬سازي و بهينه¬يابي الگوريتم كنترلي سوخت موتور توربوفن با درنظرگرفتن Bleed

كارشناسي ارشد

مكانيك - گرايش طراحي كاربردي

بهمن ماه 1394

بهمن ماه 1394

دكتر مرتضي منتظري

چكيده موتورهاي توربوفن به¬طور گسترده در دهه¬هاي اخير براي توليد پيشرانش با صرفه در هواپيماهاي مسافربري مورد استفاده قرار گرفته¬اند. اين موتورها براي دست¬يابي به ماكزيمم راندمان عملكردي بايستي در نواحي نزديك به محدوديت¬هاي فيزيكي خود كار كنند. از اين نظر كنترل اين موتورها براي جلوگيري از فرارفت از محدوديت¬هاي عملكردي اهميت ويژه¬اي دارد. اصلي¬ترين پارامتر كنترلي اين نوع موتورها سوخت ورودي به محفظه احتراق است. همچنين براي جلوگيري از وقوع پديده¬هاي مخرب سرج و استال در كمپرسورها، اين موتورها به سيستم Bleed مجهز شده¬اند كه پارامتر مهم ديگر كنترلي در اين سيستم¬ها مي¬باشد. در اين پايان¬نامه، طراحي و بهينه¬سازي الگوريتم كنترل سوخت موتور توربوفن با و بدون درنظرگرفتن سيستم Bleed انجام شده است. در اين راستا پس از بيان نيازمندي¬هاي كنترلي موتور، سيستم Bleed به عنوان يكي از سيستم¬هاي اصلي پيش¬گيري¬كننده از وقوع پديده¬هاي سرج و استال معرفي شده است. سپس با استفاده از داده¬هاي خروجي از نرم¬افزار GSP، مدل¬سازي موتور با و بدون درنظرگرفتن Bleed براساس ساختار NARX شبكه عصبي انجام شده است. در مرحله بعد، كنترلر سوخت موتور براساس الگوريتم كنترلي Min-Max و همچنين كنترلر سيستم Bleed براساس الگوريتم سيستم Bleed شركت سازنده تشريح شده است. علاوه بر آن، جهت دست¬يابي به كنترلر بهينه موتور، الگوريتم بهينه¬سازي ژنتيك چند هدفه بكار گرفته شده است. در نهايت شبيه¬سازي تأثير سيستم Bleed بر عملكرد موتور و به ويژه كمپرسور فشار پايين صورت پذيرفته است. براساس نتايج ارائه شده، Bleed هوا باعث افزايش ميزان هواي عبوري از كمپرسور فشار پايين و درنتيجه بهبود حاشيه سرج در اين كمپرسور شده است. همچنين نتايج بهينه¬سازي چند هدفه در دو حالت با و بدون درنظرگرفتن Bleed ارائه شده و با انتخاب يك جواب بهينه، شبيه¬سازي عملكرد موتور انجام شده است. نتايج حاصل از شبيه¬سازي با درنظرگرفتن سيستم Bleed نشان مي¬دهد كنترلر نهايي سوخت و Bleed ضمن مينيمم¬كردن توابع هدف (شامل مصرف سوخت، آلاينده¬ها و زمان نشست)، محدوديت¬هاي فيزيكي در حين شتاب¬دهي¬هاي مثبت و منفي را رعايت نموده است. واژه‌هاي كليدي: سرج و استال، سيستم Bleed، مدل¬سازي موتور توربوفن، طراحي كنترلر Min-Max، الگوريتم ژنتيك چند هدفه