بهینه سازی پروفیل پره کمپرسور محوری گذرصوتی با استفاده از الگوریتم ژنتیک و دینامیک سیالات محاسباتی

در پژوهش حاضر به بهینه سازی هندسه پروفیل پره‌ی روتور 67 ناسا با هدف کاهش افت فشار و با حفظ زاویه چرخش جریان در مقاطع مختلف پرداخته شده است. این روش بهینه سازی از تلفیق یک روش تعریف هندسی، یک حل کننده عددی جریان و روش های بهینه سازی عددی بهره گرفته است. فرایند بهینه سازی با ایجاد تغییراتی در خط انحنا، توزیع ضخامت و محل بیشینه ضخامت ایرفویل، انجام شده است. هندسه ایرفویل توسط الگوریتم بی اسپلاین ساخته شده است و طول وتر، ضخامت در نقاط ابتدایی و انتهایی و زاویه خط انحنا در نقاط ابتدایی و انتهایی بعنوان قیود هندسی و چرخش جریان و میزان دبی ورودی بعنوان قیود جریانی اعمال شده است. در نهایت از بین هندسه های تولید شده برای هر مقطع از پره، هندسه ای که دارای بهترین عملکرد می‌باشد، انتخاب می‌شود و جایگزین مقطع اصلی می‌گردد. سپس به منظور اثر بخشی روش بهینه سازی، در نمونه‌ی اول دو مقطع بهینه را جایگزین کرده و در نمونه‌ی دوم، سه مقطع بهینه جایگزین شده است. بعد از جایگذاری مقاطع بهینه، به کمک حل عددی جریان در پره های تغییر شکل یافته، میزان راندمان، نسبت فشار و دبی جرمی با پره‌ی اصلی در نمودار عملکردی مقایسه می‌گردد. در نمونه‌ی اول میزان راندمان 0/48 درصد افزایش داشته است، اما دبی خفگی کاهش پیدا کرده است. در نمونه‌ی دوم میزان بهبود راندمان 0/41 درصد است در حالیکه ظرفیت دبی عبوری نیز بهبود پیدا کرده است.

optimization of transonic compressor profiles using genetic algorithm and computational fluid dynamics (cfd)

in this research, the optimization of nasa rotor 67 is studied to reduce the total pressure loss and conserving the mass flow rate and the flow turning angle. the blade profile is parameterized using b-splines to generate the blade camber line and the thickness distribution. the cfd solvers are utilized coupled with the genetic algorithm to improve the performance of the compressor. finally, the optimized profiles are employed in the three-dimensional blade geometry and the flow field is solved using a 3d flow solver. in the first case, the hub and mid sections are replaced and the compressor efficiency is enhanced by 0/48%. however, the mass flow rate is decreased for this case. by applying the three optimized profiles in the hub, mid and tip sections of the rotor 67 blade, themaximum efficiency is improved by 0/41% while the mass flow capacity of the compressor is increased as well.