ابداع روشطراحی معکوسگلوله- اسپاین برای مجاری متقارن محوری با کاربرد در نازل توربین گازی

در مسائل طراحی معکوس مجاری سیال، هدف محاسبه هندسه متناظر با یک توزیع فشار مطلوب در راستای دیواره میباشد. در این تحقیق، یک روش جدید برای طراحی معکوس مجاری تقارن محوری با جریان داخلی مادون صوت ارائه میشود. این روش که جزء روشهای تکراری است، با یک حدس اولیه برای هندسه مجرا شروع میشود و تا رسیدن به هندسه مطلوب، پس از هر مرحله حل عددیجریان، یک اصلاح شکل برای رسیدن به توزیع فشار مطلوب صورت می گیرد. تغییر شکل مجرا توسط یک الگوریتم جدید بنام گلوله- اسپاین انجام میشود که در این پژوهش معرفی و توسعه داده میشود. در این الگوریتم، دیواره مجرا با گلوله های فرضی جایگزین میشود که بصورت آزادانه می توانند در راستاهای مشخصی بنام اسپاین حرکت کنند. اختلاف توزیع فشار مطلوب و موجود در هرمرحله از محاسبات، عامل جابجائی گلوله ها و تغییر شکل دیواره میباشد که با نزدیک شدن به توزیع فشار مطلوب، این اختلاف فشار به صفر نزدیک شده و باعث توقف فرایند تغییر شکل دیواره میگردد. در هر مرحله تغییر شکل مجرا، معادلات اویلر روی صفحه تقارن محوری مجرا توسط روش عددی AUSM حل میگردد. فیزیکی بودن الگوریتم، نرخ همگرائی بالا و ترکیب آسان و سریعاین الگوریتم با بهینه ترین کدهای تحلیل جریان را میتوان از مزایای اصلی این روش نسبت به روشهای دیگر برشمرد. در ادامه کار، با اصلاح توزیع فشار روی دیواره های داخلی و خارجی یک نازل حلقوی بعنوان یک مورد عملی، از این روش برای اصلاح شکل هندسی آن استفاده میشود. توزیع فشارهای مختلفی بعنوان توزیع فشار مطلوب در نظر گرفته شده است که با استفاده از کد طراحی معکوس شکلهای مختلفی برای نازل بدست می آید. طراحیهای صورت گرفته نشان میدهد ضریب پیشرانش در حدود 2 درصد و نیروی پیشرانش 7 درصد بهبود می یابد.