مدل سازي و انتخاب بهينه توربوشارژر براي يك موتور هوايي

كارشناسي ارشد

در بررسي و تحقيق بر روي موتورهاي پيستوني هوايي، بازيابي توان توليدي در ارتفاعات با استفاده از فناوري توربوشارژرها امري بسيار مهم است. انتخاب صحيح توربوشارژرها و انطباق آن ها با موتور مي تواند به تنفس طبيعي موتور در ارتفاعات، جلوگيري از كاهش توان موتور و هم چنين افزايش سطح ارتفاع پروازي موتور با حفظ توان توليدي، كمك شاياني كند. در تحقيق حاضر، با استفاده از مدل سازي يك بعدي و نرم افزار تجاري GT-Power يك موتور احتراق داخلي هوايي 4 سيلندر مدل شد. در ابتدا موتور به همراه توربوشارژر پايه (GT25) مدل شد و نتايج به دست آمده از نرم افزار با نتايج ارائه شده توسط شركت سازنده موتور هوايي مقايسه و صحت سنجي شد. طبق اطلاعات شركت سازنده، اين موتور به همراه توربوشارژر پايه خود (GT25) قادر است تا ارتفاع 16000 پايي پرواز كند. در اين تحقيق به منظور افزايش ارتفاع پروازي موتور تا 24000پا و 40000پا و هم چنين جلوگيري از كاهش توان موتور در ارتفاعات (حفظ توان موتور در ارتفاعات)، به وسيله روش انتخاب مناسب، يك توربوشارژر يك مرحله اي و يك توربوشارژر دو مرحله اي انتخاب شد و در انتها عملكرد اين دو نوع توربوشارژر با يكديگر مقايسه گرديد. روش به كار برده شده براي انتخاب توربوشارژر مناسب، مبتني بر محاسبه نسبت فشار و دبي هواي ورودي به موتور در هر ارتفاع خاص است كه در عين حال روشي ساده و كاربردي است. نتايج مدل سازي نشان داد كه با انتخاب توربوشارژر يك مرحله اي GT2052 به جاي توربوشارژر اوليه (GT25)، ارتفاع پروازي را مي توان تا حدود 24000 پا افزايش داد. در اين ارتفاع و سرعت نامي موتور (5500 دور بر دقيقه) توان توليدي حدود 9 درصد نسبت به توان در سطح دريا كاهش داشت. نتايج مدل-سازي و انتخاب توربوشارژر دو مرحله اي نشان مي دهد كه در شرايط يكسان سرعت دوراني موتور نسبت به توربوشارژر يك مرحله اي GT2052، ارتفاع پروازي تا 40000 پا افزايش يافته است. توان توليدي نيز با افزايش ارتفاع از سطح دريا تا 40000 پايي تنها حدود 4 درصد افت داشت. روند تغييرات مصرف سوخت ويژه ترمزي با افزايش ارتفاع از سطح دريا تا ارتفاع 16000 پايي براي همه حالات يكسان است. اما از 16000 پا به بعد، مصرف سوخت ويژه ترمزي در حالت توربوشارژر دو مرحله اي نسبت به حالات تك مرحله اي روندي كاهشي به خود گرفته و در ارتفاع 40000 پايي حداكثر به 0/478 (پوند بر اسب بخار-ساعت) مي رسد كه با مصرف سوخت ويژه ترمزي توربوشارژر تك مرحله اي GT2052 در ارتفاع 24000 پايي برابري مي كند.

194614

دانشگاه علم و صنعت ايران

هوافضا - پيشرانش

دكتر سپهر صنايع