بهینه سازی چند هدفی مقاوم ترمودینامیکی خارج از نقطه طراحیِ موتورهای توربوفن توسط الگوریتم های ژنتیک و شبیه سازی مونت کارلو
چکیده
دراین رساله عملکرد موتورهای توربوفن از نظر ترمودینامیکی درشرایط خارج از نقطه طراحی بررسی می گردد. این بررسی شامل مقایسه نمودارهای عملکردی موتورهای توربوفن با نسبت کنارگذر بالا و پایین با یکدیگر نیز می باشد. در مدل ترمودینامیکی موتور توربوفن، از روش شبیه سازی مونت کارلو جهت بررسی تاثیر نامعینی های موجود در پارامترهای ورودی ثابت، از قبیل راندمان اتاق احتراق و ارزش حرارتی سوخت، بر روی عملکرد موتور استفاده گردید و نشان داده شد که این نامعینی ها فقط بر روی تابع مصرف ویژه سوخت موثر هستند. عملکرد موتور در شرایط مختلف پروازی از جمله درسرعتها و ارتفاعهای پروازی مختلف، مورد تحلیل قرار گرفته و با استفاده از بهینه سازی چند هدفیِ الگوریتم ژنتیک، متغیر های ورودی به گونه ای تعیین شدند که به ازای آن، توابع هدف موتور، از قبیل نیروی رانش، مصرف ویژه سوخت، راندمان های رانش و حرارتی به طور همزمان در بهترین شرایط عملکردی خود باشند. عمل بهینه سازی با دو وبیش از دو تابع هدف انجام گرفته و نتایج با یکدیگر مقایسه شدند. در بهینه سازی با دو تابع هدف، توابع هدف تعیین شده، به چند دسته دوتایی تقسیم می شوند و منحنی پرتو هر یک رسم می گردد. هر یک از منحنی های پرتو نشان دهنده بهترین نقاط طراحی برای توابع هدف موردنظر است. نقاط ارائه شده نسبت به یکدیگر غیربرترند اما بر هر نقطه دیگری برتری دارند. انتخاب هر یک از این نقاط به عنوان نقطه طراحی به عهده طراح بوده و بستگی به نیاز مساله دارد. در بهینه سازی با چهار تابع هدف تمام توابع هدف موتور توربوفن در سه بخش مختلف وبه صورت همزمان بهینه گردیدند .در بخش اول سرعت و ارتفاع پروازی بهینه برای تمام توابع هدف بدست آمد. در بخش دوم در سرعت پروازی ثابت، ارتفاع پروازی بهینه و در بخش سوم در ارتفاع پروازی ثابت،سرعت پروازی بهینه ای که در آن تمام توابع هدف در بهترین شرایط عملکرد خود باشند بدست آمد. سپس طراحی ترمودینامیکی بهینه موتور توربوفن در جهت یافتن پارامترهای بهینه مستقل ورودی که شامل نسبت فشار کمپرسورکم فشار، نسبت فشار کمپرسورپرفشار، نسبت فشارفن ونسبت کنار گذر می باشد، انجام گرفت. در بهینه سازی از روش تصحیح شده nsgaii (non-dominated sorting genetic algorithm ii) استفاده می گردد. در حالت بهینه سازی با بیش از دو تابع هدف امکان ارایه نتیجه به صورت نمودار وجود ندارد و نتایج به دست آمده در جدول هایی درج می گردد.