رفتن به محتوای اصلی
x

جلسه دفاع پایان ­نامه کارشناسی ارشد (آقای محمد حسین نورصالحی)

موضوع: بهینه ­سازی روش طراحی معکوس پوسته الاستیک به همراه توسعه آن بر مبنای تنش برشی برای جریان ­های دارای جدایش

ارائه دهنده: محمد حسین نورصالحی

استاد راهنما: دکتر مهدی نیلی احمدآبادی

استاد مشاور: دکتر علی اشرفی­ زاده

استادان داور: دکتر محسن ثقفیان، دکتر ابراهیم شیرانی، دکتر فرهاد قدک، دکتر علی مددی

 

 

چیکده :

روش طراحی معکوس برخلاف مسائل تحلیل مستقیم که در آن ميدان جريان مجهول براي هندسه معلوم به دست می‌آید، به ازای یک توزيع فشار یا توزیع سرعت معلوم، هندسه مربوطه تولید می­ شود. روش پوسته الاستیک، برای طراحی معکوس ایرفویل­ های لبه پهن در جریان خارجی ابداع شد. سرعت همگرایی این روش در رژیم گذر صوت بسیار بالاتر از روش های مشابه بوده است. با توجه به این مزیت، در این پژوهش به ارتقاء این روش و توسعه آن بر مبنای تنش برشی برای جریان­ های خارجی آرام و مغشوش دارای جدایش پرداخته شده است. روش پوسته الاستیک، در طراحی معکوس جریان­های دارای جدایش، به علت تغییرات ناچیز فشار در ناحیه جدایش و حساسیت بسیار پایین فشار به هندسه در این ناحیه، دچار نوسان، ناپایداری و واگرائی می‌شود به‌طوری‌که قابل‌استفاده برای جریان­ های دارای جدایش نیست. به همین دلیل لازم است ابتدا این روش ارتقاء پیدا کند. مبنای اصلی این ارتقاء توجه به ویژگی منحنی خیز تیر بوده که در همه نقاط پیوسته و مشتق‌پذیر است. به‌عبارت‌دیگر برخلاف نسخه اول، در نسخه ارتقاءیافته بدون اعمال هیچ‌گونه فیلتراسیون هندسی جهت برطرف کردن شکستگی‌های پروفیل‌های میانی، تماماً از خاصیت فیزیکی تیر تیموشنکو در تغییر شکل‌های بزرگ استفاده می‌شود. جهت افزایش میزان جابجایی تیر در هر مرحله تغییر شکل، مدول الاستیسیته تیر به صورت خودکار محاسبه می‌شود. درنهایت، ارتقاء روش پوسته الاستیک در چند مرحله انجام شد. در این پژوهش حلگر جریان نرم افزار فلوئنت است که برای جریان لزج از مدل اغتشاش kw(sst) استفاده شده و جهت شبکه بندی ناحیه حل از نرم افزار گمبیت استفاده شده است. همچنین فرآیند تولید هندسه توسط حل معادلات المان محدود تیر در نرم افزار فرترن به صورت کد نوشته شده است. جهت بررسی توانایی و کارآمدی الگوریتم پوسته الاستیک ارتقاء یافته، چند مثال اعتبارسنجی و طراحی بر روی پره لبه تیز گذرصوت کمپرسور محوری انجام شد. در رژیم گذر صوت، به دلیل وقوع شوک و جابجایی محل شوک در تغییرشکل­­ها، نوساناتی در روند طراحی معکوس مشاهده می‌شود. این مشکل در نسخه ارتقاءیافته توسط اعمال قیودی در کد فرترن برطرف شد. نتایج اعتبارسنجی و طراحی بر روی پره گذرصوت بیانگر توانائی، انعطاف‌پذیری و نرخ هم‌گرائی بالای روش پوسته الاستیک ارتقاءیافته در طراحی پره‌های کمپرسور محوری است. در مرحله بعد و با استفاده از روابط لایه مرزی، تنش برشی به عنوان یک تابع هدف جدید در کنار فشار به الگوریتم پوسته الاستیک ارتقاء یافته اضافه شده و یک پارامتر جدید به صورت ترکیب خطی از فشار و تنش برشی جهت اصلاح هندسه معرفی گردید. با استفاده از این پارامتر ترکیبی، چند مثال اعتبارسنجی و طراحی در جریان خارجی کاملا مغشوش دارای جدایش انجام شد که نتایج نشان­ دهنده توانایی بالای الگوریتم ارتقاء یافته جهت طراحی معکوس در جریان­های مغشوش دارای جدایش است. در پایان این پژوهش، چند مثال اعتبارسنجی و طراحی با استفاده از الگوریتم پوسته الاستیک ارتقاء یافته و صرفا با به کارگیری تنش برشی (به عنوان تابع هدف) در جریان خارجی آرام صورت گرفت که نتایج حاصله توانایی این روش را در رژیم جریان کاملا آرام (بدون جدایش و با جدایش) به خوبی اثبات نمود. در این پژوهش نشان داده شد، انتخاب مناسب قیود مسئله و مشخصات تیر، از قبیل مدول الاستیسیته به عنوان کنترل‌کننده‌های پايداري و افزایش نرخ هم‌گرائی، تأثیر بسزایی در ارتقاء و توسعه روش برای پره کمپرسور محوری گذرصوت و جریان­ های خارجی (آرام و مغشوش) دارای جدایش داشته است.

کلمات کليدی: 1- طراحی معکوس 2- الگوریتم پوسته الاستیک 3- الگوریتم پوسته الاستیک ارتقاء یافته 4- پره گذرصوت

5- فشار 6- تنش برشی 7- جدایش جریان 8- جریان آرام 9- جریان مغشوش 10- نرخ همگرایی

تحت نظارت وف بومی