طراحی و شبیه سازی آیرودینامیکی کمپرسور مرکز گریز به روش انحنای خط جریان
چکیده
کمپرسورهای مرکز گریز به صورت گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می¬گیرد و لذا مسئله طراحی و شبیه سازی عملکرد این گونه کمپرسورها مورد علاقه می¬باشد. در پژوهش حاضر مسئله شبیه سازی عملکرد و طراحی بهینه این نوع کمپرسورها مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا الگوریتمی بر مبنای تئوری خط میانی برای شبیه سازی عملکرد ارائه و بر مبنای آن یک برنامه کامپیوتری توسعه داده شده است. به منظور اعتبار سنجی کد توسعه داده شده، عملکرد یک نمونه کمپرسور که نتایج تجربی آن موجود است مورد شبیه سازی واقع شده است و مشاهده گردید به وسیله کد توسعه داده شده می¬توان با دقت مناسب به شبیه سازی عملکرد کمپرسورهای مرکز گریز پرداخت. سپس مسئله شبیه سازی با توسعه یک برنامه کامپیوتری دیگر که بر مبنای نظریه دو بعدی انحنای خط جریان می باشد ادامه پیدا کرد و منحنی¬های عملکردی یک کمپرسور موجود استخراج گردید. از آنجایی که عملکرد تجربی کمپرسور مذکور در دسترس قرار نداشت، از نرم افزار cfx جهت شبیه سازی عملکرد همان کمپرسور بهره گرفته شد و نهایتا به مقایسه منحنی¬های عملکردی مستخرج از دو روش پرداخته شده است و مشاهده گردید که نتایج هر دو روش با یکدیگر تطابق خوبی دارند. سپس مسئله طراحی بهینه مورد بررسی قرار گرفته است. کار طراحی با یافتن ابعاد اصلی در ورود و خروج به کمک نظریه خط میانی آغاز می¬شود و با تعیین مرزهای ریشه و نوک در صفحه نصف النهاری و انحنای تیغه در صفحه بین پره¬ای تکمیل می¬گردد. الگوریتمی جهت طراحی یک بعدی کمپرسوری با گذر جرمی، نسبت فشار، سرعت دورانی و حداکثر قطر مشخص، توسعه داده شده است. هدف از این طراحی استخراج ابعاد اصلی کمپرسور در ورود و خروج برای رسیدن به حداکثر بازدهی میباشد. سپس مرزهای ریشه و نوک در صفحه نصف النهاری و توزیع زاویه پره¬ها در صفحه بین پره¬ای به وسیله تئوری دو بعدی انحنای خط جریان استخراج می¬گردد. برای طراحی بهینه به علت تعدد متغیرهای طراحی و محدودیت¬ها از الگوریتم تکاملی ژنتیک استفاده گردیده است. نهایتا مشاهده گردید برنامه¬های توسعه داده شده بر مبنای نظریه¬های دو و سه بعدی ابزارهایی سودمند جهت طراحی اولیه کمپرسور مرکز گریز می¬باشند.