توسعه كدهاي يك بعدي با استفاده از روابط تجربي جهت تحليل سريع فرآيند خنك كاري پره‌هاي توربين گاز

كارشناسي ارشد

در اين نوشتار به معرفي و بررسي كُد سريع تحليل حرارتي پره توربين گازي كه در قالب اين پايان‌نامه نوشته و توسعه داده شد، پرداخته مي شود. كُد مذكور، به زبان فورترن و در سه بخش طراحي گرديد؛ بخش اول تحليل و تبديل طرح سه‌بعدي پره¬ي توربين به فايل قابل تحليل در بخش Solver، بخش دوم شامل فايل‌هاي Excel به‌منظور تعيين شرايط مرزي پره و بخش سوم، تحليلگر Solver است. هدف اين كُد، تحليل حرارتي سريع پره¬ي توربين گاز مي باشد؛ بدين منظور پره توربين به المان‌هاي سه‌بعدي تقسيم شده و معادلات حرارتي حاكم بر هر اِلمان مستقلاً حل مي گردد. بر اين اساس كُد مذكور با اجتناب از حل CFD مسئله و با تكيه بر روابط تجربي، ضرايب انتقال حرارت را تعيين كرده و بر اساس اين ضرايب، معادلات انتقال حرارت در المان‌هاي مذكور را حل مي كند. لازم به ذكر است در اين زمينه كدهاي متنوعي توسط كمپاني‌هاي طراحي و محققان مختلف، توسعه داده شده؛ لكن سه شاخصه‌ي اصلي اين كد باعث تمايز آن با ساير نرم افزارها گرديده. شاخصه اول توانايي خواندن و پردازش هندسه‌ي سه‌بعدي است كه باعث افزايش دامنه‌ي كاربرد اين كد شده است. شاخصه‌ي دوم مربوط به الگوريتم و روش حل يك بعدي انتقال حرارت مي‌باشد كه به كد اين اجازه را مي‌دهد كه بر خلاف اكثر نرم‌افزارها ديگر توانايي رصد پديده‌هاي سه بعدي انتقال حرارت در پره را داشته باشد. نهايتا شاخصه‌ي سوم اين كد به قابليت انعطاف و توانايي بهره گيري از روابط و توابع منتخب كاربر، بر مي‌گردد. اين سه شاخصه به همراه هدف اصلي اين كد كه تحليل بسيار سريع انتقال حرارت مزدوج با حداقل خطاي ممكن است، درقالب اين نوشتار ارائه گرديده؛ كه هم شامل بخش‌هاي تئوري و هم شامل راهنماي استفاده از نرم‌افزار مي‌باشد. امّا به عنوان يك ويژگي ذاتي و مشترك در تمامي الگوريتم‌هاي يك‌بعدي تحليل سريع، لازم است كه به وجود خطاها در اين كد نيز اشاره كرد. بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه خطاهاي مربوط به اين كد، دو منشا اصلي دارند. منشا اول به انتخاب روابط تجربي نامناسب بستگي دارد و منشا دوم خطاها به واسطه‌ي انحراف الگوهاي هندسي از معيارهاي الگوريتم يك بعدي به وجود مي‌آيد. در مجموع، به استناد بررسي‌ها و راستي آزمايي‌هاي انجام شده در فصل چهارم، محدوده خطاي كلي بين 5/0 تا 6 درصد خطا قابل پيشبيني است. با علم به اين كه با انتخاب روابط تجربي دقيق‌تر مي‌توان حتي اين خطا را نيز كاهش داد، چنين بازه خطايي براي يك كد تحليل سريع، قابل قبول و بسيار مناسب است.

194579

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي هوافضا - جلو برندگي (پيشرانش)

دكتر سيد مصطفي حسينعلي پور