مطالعه عملكرد اكسپندر دوقلوي پيچي از منظر تغيير اندازه لقي ها

ارشد

كمبود منابع انرژي، آلودگي‌هاي محيطي ناشي از سوخت‌هاي فسيلي، قيمت روزافزون انرژي در بازار جهاني و از طرفي افزايش تقاضا براي مصرف انرژي موجب شده است كه مطالعات بيش‌ازپيش به جستجوي ساير منابع انرژي سمت و سوق پيدا كند. يكي از اين منابع انرژي سيال‌هاي پرفشاري است كه به كمك توربين‌ها و اكسپندرها، انرژي فشاري آن‌ها قابل بازيابي و توليد توان است. در اين ميان توربين‌هاي انبساطي اسكرو بسيار به كار گرفته شده‌اند اما همچنان نياز به بهينه‌سازي بهره‌وري آن‌ها احساس مي‌شود. در اين مطالعه يك نمونه مدل از اكسپندر دوقلوي پيچشي با پيكره 5 /3 در نرم‌افزارGT-SUITE شبيه‌سازي و سپس به‌منظور اعتبارسنجي مدل، نتايج مدل شبيه‌سازي شده با نتايج آزمايشگاهي مقايسه شده است، به‌منظور بهينه‌سازي اكسپندر با استفاده از فن DOE براي انتخاب بهينه لقي‌ها، ابتدا يك فضاي چهاربعدي از محدوده تغييرات لقي‌ها تعريف گرديد. با تركيب مدل شبيه‌سازي شده با مدل‌سازي بر اساس جانشيني اقدام به بهينه‌سازي توربين انبساطي شده است. براي اين منظور به كمك روش LHS ماتريس نمونه‌ها متشكل از 25 نمونه از تركيب 4پارامتر(لقي‌ها) به‌عنوان متغيرهاي ورودي تشكيل‌شده و توان منبسط كننده براي هر يك از نمونه‌ها با استفاده از مدل شبيه‌سازي شده محاسبه شد. سپس به كمك روش رياضي كريجينگ يك مدل جايگزين مدل شبيه‌سازي شده تعريف شد و به كمك اين مدل نسبت به پارامترهاي طراحي (اندازه لقي‌ها) آناليز حساسيت انجام گرفت سپس يك تركيب جديد عملياتي براي منبسط كننده ارائه گرديد. نتايج گوياي اين است كه توان مدل‌سازي انجام‌گرفته نسبت به توان نمونه آزمايشگاهي با خطاي كمتر از 6% تطابق دارد و بهينه‌سازي انجام‌گرفته موجب افزايش قابل‌توجهي در توان خروجي منبسط كننده در سرعت‌هاي مختلف شده است. به منظور مطالعه بهتر دو لقي با بيشترين اثر مخرب توان(فشار بالا و شعاعي) شبيه سازي سه بعدي انجام گرفت و اثر تغيير اندازه آنها بر سطح فشار محفظه بررسي شد كه نتايج نشان داد به ازاي افزايش يا كاهش يكسان مقدار لقي، لقي شعاعي تاثير بيشتري بر منحني فشار برحسب محفظه دارد.

210537

دانشگاه علم و صنعت ايران

مكانيك

دكتر مهدي مقيمي