جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای محمد پورسینا)
موضوع: شبیه سازی عددی جریان عبوری از کمپرسور محوری در شرایط طرح و غیرطرح به کمک نرم افزار فوم اکستند
ارائه دهنده: محمدرضا پورسینا
استاد راهنما: دکتر محمود اشرفی زاده
استاد مشاور: دکتر احمدرضا پیشه‌ور
استاد داور: دکتر مهدی نیلی احمدآبادی – دکتر محسن ثقفیان
چکیده
به دنبال ساخت اولین نمونه‌های توربین‌گازی، نیاز به بهینهسازی و افزایش بهره‌وری پروانه‌های محوری آن، دغدغه‌ی اصلی مهندسان گردید. از آن‌جایی که جریان در کمپرسور به شدت متاثر از آیرودینامیک تیغه‌های دوار و ایستا می‌باشد، طیف وسیعی از پژوهش‌ها تمرکز خود را بر بهینهسازی آن‌ها قرار داده‌اند. تولید هندسه، شبیه‌سازی‌ها در حالت سه بعدی و الگوریتم‌های پیچیده‌ی بهینهسازی، سه عامل کند شونده در چرخه‌ی طراحی به شمار می‌روند، که فرآیند تحقیق و توسعه در این زمینه را با چالش روبه‌رو می‌کنند. در چنین شرایطی بهره جستن از نرم افزار‌های متن‌باز، گستره‌ای از آزادی‌ها و انتخاب عمل را فراهم آورده، که دستاوردهای حاصل از آن قابلیت بهره‌وری در پژوهش‌های مشابه را میسر می‌گرداند.
هدف اصلی این پژوهش، ایجاد ساختاری مناسب، برای شبیه‌سازی جریان پیرامون کمپرسور محوری در نرم‌افزار فوم اکستند می‌باشد. در این راستا، با انتخاب هندسه روتور ناسا 67 به عنوان دامنه‌ی مورد بررسی، پس از استخراج مختصات سطح مقاطع تیغه، شبکه‌بندی و اصلاح کیفیت آن، بر روی سه شبکه با اندازه‌های مختلف اعمال گردید، و در ادامه به کمک نرم افزار فوم‌اکستند، ساختاری مناسب برای موازی‌سازی مسئله و کاهش زمان اجرایی فراهم آمد. به دنبال ایجاد ساختار یاد شده، متغیرهای جریان، فراخوانی هندسه، تعیین ثوابت فیزیکی و شرایط کنترلی مسئله پیاده سازی شدند و در ضمن امکان‌سنجی حلگر و شناسایی مشکلات آن، امکان به کارگیری این چیدمان برای شبیه سازی کمپرسورها، با اهداف مختلف تحقیقاتی میسر گردید.
گزارش‌ها و نتایج شبیه‌سازی‌های ارائه شده برای این کمپرسور محوری، عمدتا پیرامون دو حالت طرح، یعنی حالت نزدیک به بیشینه بهره‌وری، و حالت غیرطرح یا همان حالت نزدیک به واماندگی بوده، که به سان طرحواره‌ها و نمودارهایی در راستای طولی تیغه، راستای گام و راستای محوری جریان ارائه گردیده، و در فرجام آن، با اجرای شبیه‌سازی‌های متعدد، به شناسایی طرحواره‌ی کمپرسور در بازه‌ی 60 تا 120 درصد سرعت چرخشی اصلی، مبادرت ورزیده شده است. اصلاح حلگر محاسباتی و ایجاد ساختاری برای الگوریتم‌های بهینه ساز و یادگیری عمیق، که در بطن یک برنامهای متن‌باز عمل کنند، دورنمایی است، که گام اولش در این پژوهش نهاده شد.
در امتداد دورنمای این پژوهش و به منظور هموارسازی و استقلال فرآیند تولید هندسه و شبکه‌بندی از نرم‌افزارهای تجاری، نسخه‌ی آزمایشی برنامه‌ی تولید شبکهی خودکار برای توربوماشین‌ها، با بیش از 5000 خط کد محاسباتی به زبان C نگاشته شد. طرحواره‌ی پیاده‌سازی شده در این برنامه از الگوی " اٌ – اچ – گرید " پیروی می‌کند، که در تمامی کمپرسورها، کیفیت شبکه و نتایج شبیه‌سازی مشابه
ی را با دیگر نرم‌افزارهای تولید شبکهی خودکار حاصل می‌گرداند. از عمده قابلیت‌های کاربردی نسخه‌ی آزمایشی این برنامه، می‌توان به قایلیت تعریف فاصله‌‌ای برای تیغه تا پوسته فوقانی کمپرسور ( به منظور اعمال شکاف در تیغه‌های چرخان)، تعریف فاصله‌‌ای برای تیغه تا پوسته زیرین کمپرسور( به منظور اعمال شکاف در تیغه‌های ایستا)، و تقسیم‌بندی دامنه‌ی جریان به نواحی چرخان و ایستا به صورت جداگانه اشاره کرد. بدون شک توسعه، ویرایش و بهینهسازی این برنامه به قصد در دسترس عموم قرار گرفتن آن در قالب برنامهای متن‌باز، کمک شایانی به شبیه‌سازی توربوماشین‌ها در نرم‌افزار اپن‌فوم خواهد نمود.