Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1394
7
1
gregorian
2015
10
1
15
8
online
1
fulltext
fa
بهینهسازی چند هدفه کانالهای خنک کاری داخلی در پره توربین محوری
Multi-objective optimization of internal cooling passages for a turbine blade
در این مقاله، بهینه سازی شکل و موقعیت کانال های خنک کاری داخلی یک پره دو بعدی توربین محوری برای رسیدن به یک توزیع دمای یکنواخت به ازای کمترین دبی هوای خنک کاری مورد بررسی قرار گرفته است بطوریکه دمای بیشینه در پره کمتر از دمای مجاز است. چهار کانال خنک کاری بر روی مقطع پره در نظر گرفته شده است که شکل مقطع کانال ها، با استفاده از یک روش جدید مبتنی بر منحنی های بزییر تولید می شود. منحنی بزییر که توسط نقاط کنترلی رسم می شود دارای انعطاف بسیار بالایی بوده و می توان با آن اشکال متنوعی را تولید نمود. انتقال حرارت بین جریان گازهای گرم و پره توربین به صورت کوپل در نظر گرفته شده و دما در پره توربین محاسبه می شود. به دلیل تحلیل دو بعدی جریان، مقدار ضریب انتقال حرارت جابجایی درون کانال های خنک کاری، با توجه به مقادیر ضریب اصطکاک و افت فشار کانال ها، به کمک روابط نیمه تجربی محاسبه شده است. در مقاله حاضر نرم افزارهای تجاری فلوئنت و گمبیت با یک کد بهینه سازی چند هدفه که از روش تکامل تفاضلی استفاده می کند کوپل شده است. هندسه توربین مورد استفاده، پره سی تری اکس (C3X) است که در روند بهینه سازی، سطح آن ثابت در نظر گرفته می شود.شکل های تولید شده در روند بهینه سازی نشان می دهد که روش حاضر شکلهایی واقعی و صاف تولید می کند. نتیجه بهینهسازی چند هدفه در انتها به صورت نمودار پارتو ارائه می شود.
In the present paper, the shape and position of internal cooling passages within an axial turbine blade have been optimized to achieve a uniform temperature distribution with the minimum cooling air flow while the maximum temperature is below the allowable value. Four cooling passages are made within the blade. The cross section shape of each passage is parameterized using a new method based on an 8-order Bezier curve. This curve which is represented in terms of Bezier control points has much flexibility and can produce a large variety of shapes. The shape of the blade surface profile remains unchanged during the optimization process. The numerical simulation has been carried out using conjugate heat transfer method to predict the temperature distribution in both solid and fluid regions and a semi-empirical relation is employed to evaluate the heat transfer coefficient for internal cooling passages. The multi-objective optimization is performed for NASA C3X blade through the Fluent/Gambit packages coupled with a differential evolution (DE) optimization algorithm. The cooling passages shape generated during the optimization process shows that the present method of shape parameterization produces fairly smooth and realistic geometries. The optimization outcomes are given as a Pareto front.
خنک کاری توربین,بهینهسازی,انتقال حرارت,منحنی بزییر,الگوریتم تکامل تفاضلی
Turbine Cooling,Optimization,Heat Transfer,Bezier curve,Differential Evolution Algorithm
351
359
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-4827&slc_lang=fa&sid=15
Karim
Mazaheri
کریم
مظاهری
100319475328460057888
100319475328460057888
Yes
هیئت علمی/دانشگاه صنعتی شریف
Hamid Reza
Bokaei
حمیدرضا
بکائی
100319475328460057887
100319475328460057887
No
دانشگاه صنعتی شریف
Mehdi
Zeinalpour
مهدی
زینل پور
100319475328460057886
100319475328460057886
No
دانشگاه صنعتی شریف