بررسی اثرات لین، سوئیپ و طول وتردر عملکرد آیرودینامیکی فن محوری یک موتور توربوفن با کنارگذر بالا

Document Type : Original Article

Authors

دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

10.22034/jast.2021.287695.1068

Abstract

با توجه به هزینه زیاد آزمایش‏ها، امروزه استفاده از روش‌های عددی برای بهبود عملکرد توربوماشین‌ها بسیار پرکاربرد و کم‏هزینه‏تر است. در این مقاله، با استفاده از روش تاگوچی و آرایه‏های متعامد و با انجام تعداد محدودی شبیه‏سازی، میزان حساسیت توابع هدف نسبت به متغیرهای بهینه‏سازی، بر روی فن موتور توربوفن با کنارگذر بالا، بررسی می‏شود. تغییر هندسه و محاسبه توابع هدف، با استفاده از الگوریتم ریاضی پارامتره شده و کوپل با حل دینامیک سیالات محاسباتی، انجام می‏شود. با تغییر توزیع شعاعی طول وتر از ریشه تا نوک پره و هم‏چنین تغییر مقدار لین و سوئیپ هر پروفیل نسبت به پروفیل هاب در 5 نقطه کنترلی، 15 متغیر بهینه‏سازی ایجاد شده است. از الگوریتم اسپلاین برای توزیع مقدار لین و سوئیپ و هم‏چنین توزیع طول وتر استفاده شده است. توابع هدف نیز شامل نسبت فشار، بازده آیزنتروپیک و دبی جرمی فن در نقطه طراحی است. نتایج حاصل، نشان‏دهنده تاثیر بیش‏تر زاویه لین بر روی مقدار بازده آیزنتروپیک و اثرپذیری بیش‏تر مقدار دبی فن نسبت به زاویه سوئیپ پره است. پارامتر نسبت فشار نیز تقریبا به هر دو این متغیرها حساسیت دارد. با توجه به تعداد پارامترهای طراحی، از دو آرایه L16 و L32 دو سطحی روش تاگوچی، جهت آنالیز حساسیت استفاده شده است. اگرچه مقادیر درصد مشارکت در این دو حالت متفاوت است، اما ترتیب پارامترهای مهم، در هر 2 آرایه یکسان است. با فرض تعداد پره ثابت، مقدار زاویه برخورد و کمبر ثابت، توزیع مقدار طول وتر نسبت به مقدار لین و سوئیپ، تاثیر چندانی بر توابع هدف ذکرشده ندارد.

Keywords

Main Subjects


Article Title [فارسی]

بررسی اثرات لین، سوئیپ و طول وتردر عملکرد آیرودینامیکی فن محوری یک موتور توربوفن با کنارگذر بالا

Authors [فارسی]

  • امین سرابچی
  • مجتبی حیدریان شهری
  • علی مددی
دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
Abstract [فارسی]

با توجه به هزینه زیاد آزمایش‏ها، امروزه استفاده از روش‌های عددی برای بهبود عملکرد توربوماشین‌ها بسیار پرکاربرد و کم‏هزینه‏تر است. در این مقاله، با استفاده از روش تاگوچی و آرایه‏های متعامد و با انجام تعداد محدودی شبیه‏سازی، میزان حساسیت توابع هدف نسبت به متغیرهای بهینه‏سازی، بر روی فن موتور توربوفن با کنارگذر بالا، بررسی می‏شود. تغییر هندسه و محاسبه توابع هدف، با استفاده از الگوریتم ریاضی پارامتره شده و کوپل با حل دینامیک سیالات محاسباتی، انجام می‏شود. با تغییر توزیع شعاعی طول وتر از ریشه تا نوک پره و هم‏چنین تغییر مقدار لین و سوئیپ هر پروفیل نسبت به پروفیل هاب در 5 نقطه کنترلی، 15 متغیر بهینه‏سازی ایجاد شده است. از الگوریتم اسپلاین برای توزیع مقدار لین و سوئیپ و هم‏چنین توزیع طول وتر استفاده شده است. توابع هدف نیز شامل نسبت فشار، بازده آیزنتروپیک و دبی جرمی فن در نقطه طراحی است. نتایج حاصل، نشان‏دهنده تاثیر بیش‏تر زاویه لین بر روی مقدار بازده آیزنتروپیک و اثرپذیری بیش‏تر مقدار دبی فن نسبت به زاویه سوئیپ پره است. پارامتر نسبت فشار نیز تقریبا به هر دو این متغیرها حساسیت دارد. با توجه به تعداد پارامترهای طراحی، از دو آرایه L16 و L32 دو سطحی روش تاگوچی، جهت آنالیز حساسیت استفاده شده است. اگرچه مقادیر درصد مشارکت در این دو حالت متفاوت است، اما ترتیب پارامترهای مهم، در هر 2 آرایه یکسان است. با فرض تعداد پره ثابت، مقدار زاویه برخورد و کمبر ثابت، توزیع مقدار طول وتر نسبت به مقدار لین و سوئیپ، تاثیر چندانی بر توابع هدف ذکرشده ندارد.

Keywords [فارسی]

  • روش تاگوچی
  • فن
  • لین
  • سوییپ
  • وتر