مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بکارگیری روش کاسپ و بهینه‌سازی آن با استفاده از روش معکوس جهت بهبود روش حجم‌محدود جیمسون دوبعدی

نویسندگان
دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
با پیشرفت روش‌های مدلسازی عددی، روش‌های بالادست و تفاضل‌مرکزی در مدلسازی جریان‌های مادون‌صوت و مافوق‌صوت در مسیرهای مختلف از جمله جریان‌های داخل پره‌های توربین، بکارگیری روش عددی کاسپ در روش حجم‌محدود جیمسون می‌تواند ویژگی‌های مثبت هر دو روش مذکور را همزمان استفاده نماید. نوآوری این مقاله ابتدا بهبود روش حجم‌محدود جیمسون با استفاده از روش کاسپ در مدلسازی دو بعدی جریان مافوق‌صوت بین پره‌های ثابت توربین می‌باشد و سپس با استفاده از روش معکوس لون‌برگ‌مارکوارت برای اولین بار، بهینه‌ترین حالت تابع کنترلی کاسپ با اهمیت دادن معادله بقایی جرم تعیین می‌گردد. با توجه به اهمیت ناحیه شوک‌ها در قسمت سطح مکش پره، تمرکز روش مذکور که منجر به بهبود قابل توجه توزیع نسبت فشار در روش حجم‌محدود جیمسون می‌شود به این ناحیه معطوف شده است. نتایج مدل تلفیقی اول (جیمسون و کاسپ)، در منطقه شوک سطح مکش پره در مقایسه با نتایج تجربی، انطباق بسیار مطلوبی بهمراه کاهش خطاهای عددی را در ناحیه مذکور نشان می‌دهد. همچنین نتایج مدل تلفیقی دوم(جیمسون،کاسپ و روش معکوس)، در منطقه شوک سطح مکش پره در مقایسه با دو روش جیمسون استاندارد و تلفیقی اول، شرط بقای جرم را بطور متوسط حدود 15 درصد بهبود می‌بخشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Optimization of CUSP Technique Using Inverse Modeling for Improvement of Jameson’s 2-D Finite Volume Method

نویسندگان English

Edris Yousefi Rad
Mohammad Reza Mahpeykar
Alireza Teymourtash
چکیده English

With the advancements of numerical upstream and central difference methods in modeling the subsonic and supersonic flows in different paths including the flow inside turbine blades, employing the numerical CUSP technique in the Jameson’s finite volume method can simultaneously benefit from the positive features of both mentioned methods. The novelty of this paper is first, improving Jameson’s finite volume method in modeling a 2D supersonic flow between the blades of a steam turbine using the CUSP method, and second, defining the most optimum control function mode using the Marquardt-Levenberg inverse method and by accounting for the mass conservation equation. By considering the importance of the shock regions in the blade’s surface suction side, the focus of the mentioned method is on this part which results in the significant improvement of the pressure ratio in Jameson’s finite volume method. The results of the first combined method (Jameson and CUSP) at the shock region of the blade’s suction surface desirably agree with the experimental data, and a decrease of numerical errors at this region is resulted. Furthermore, the results of the second combined method (Jameson, CUSP and inverse method) shows that in comparison with original Jameson’s method and the first combined method, by average, the conservation of mass condition is improved 15% at the shock region of the blade’s suction surface.

کلیدواژه‌ها English

Stator turbine blade
Jameson’s method
CUSP method
Marquardt-Levenberg inverse method