مدل سازي توربوشارژرها و انتخاب بهينه آن ها براي موتور هوايي

كارشناسي ‌ارشد

در اين پايان نامه به كمك نرم افزار GT-Power به مدل سازي و انتخاب توربوشارژرهاي يك مرحله اي و دومرحله اي سري براي موتور پيستوني هوايي Rotax914 كه براي هواپيماهاي سبك و فوق سبك كاربرد دارد پرداخته‌شده و دو شير كنترلي توربين و كمپرسور فشاربالا براي توربوشارژر دومرحله اي استفاده شده است. درصد نرخ جرمي جريان عبوري از شير كنترلي (درصد بازشدگي شير كنترلي) به عنوان متغير طراحي و همچنين ميزان توان ترمزي موتور به‌عنوان تابع هدف (حداكثرسازي) در نظر گرفته‌شده است. شايان ذكر است كه در انتخاب بهينه ي توربوشارژرها، فاصله ي نقاط عملكردي موتور توربوشارژ شده از خطوط سرج و چوك در نقشه ي كمپرسور (قرارگيري در حاشيه ي امنيت كافي از خطوط سرج و چوك)، حداكثر فشار گاز درون سيلندر و حداكثر دماي خروجي گاز به‌عنوان قيد در نظر گرفته‌شده اند. موتور در 7 مرحله و در شرايط مختلف كاري كار مي كند به گونه اي كه همزمان با افزايش ارتفاع از صفر تا 18000 پا، به صورت خطي سرعت دوراني موتور هم از 3000 تا 5800 افزايش مي يابد. نتايج حاصل نشان مي دهد كه توربوشارژر يك مرحله اي مي تواند حدوداً تا ارتفاع 3000 پايي توان ترمزي و مصرف سوخت ويژه را در شرايط سطح دريا نگه دارد در حالي كه اين مقدار براي توربوشارژر دومرحله اي سري با شيرهاي كنترلي تا حدود 9000 پا ادامه دارد؛ به گونه اي كه در ارتفاع 9000 پايي نه تنها توان ترمزي را در حد سطح دريا نگه داشته است بلكه 23/1 درصد افزايش توان نيز ايجاد شده است؛ همچنين مصرف سوخت ويژه در بيشترين مقدار (در ارتفاع 18000 پايي) 89/24 درصد كاهش مي يابد. با افزايش دور موتور و ارتفاع، توربوشارژر دومرحله اي به مراتب كارايي بهتري نسبت به يك مرحله اي دارد؛ به گونه اي كه در سطح دريا و دور rpm3000 افزايش 97/28 درصدي دارد (از نسبت فشار 27/1 براي يك مرحله اي تا 64/1 براي دومرحله اي) درحالي كه در ارتفاع 18000 پا و دور rpm5800 رشد 17/111 درصدي را نشان مي دهد. (از نسبت فشار 7/1 براي يك مرحله اي تا 59/3 براي دومرحله اي) روش پيشنهاد شده در اين تحقيق از روش سعي و خطا سريع تر و كم هزينه تر است و مي توان از آن براي انتخاب و حتي طراحي اوليه توربوشارژرهاي موتورهاي پيستوني هوايي در شرايط كاري مختلف (سطح دريا و يا ارتفاعات) بهره برد.

192140

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي هوافضا - جلوبرندگي

دكتر سپهر صنايع