بهينه سازي اجكتور مافوق صوت با استفاده از روش الحاقي به همراه مطالعه ي عددي تاثير حفره روي عملكرد اجكتور

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

اجكتورها كاربردهاي زيادي از جمله ايجاد خلا يا مكش دارند و در مواردي جايگزين مناسب پمپ¬ها هستند. كارايي اجكتور بصورت نسبت مكش تعريف ميشود كه برابر نسبت دبي جرمي سيال ثانويه مكش شده به سيال اوليه محرك است. كارايي اجكتورها هم در نقطه¬ي طراحي و هم در نقاط خارج طراحي با پس فشار¬هاي بيشتر داراي اهميت است. بسته به نسبت مساحت خروجي به مساحت گلوگاه نازل همگرا-واگرا، سيال فراصوت خروجي از نازل مي¬تواند يكي از سه حالت فرومنبسط، آيزنتروپيك و فرامنبسط را داشته باشد. با توجه به تفاوتهاي ساختاري جريان سيال خروجي از نازل اوليه در سه حالت مذكور، هندسه¬¬ي ديواره¬هاي اجكتور نقش مهمي در كارايي اجكتور دارد. در بخش اول اين پژوهش، بهينه سازي هندسه اجكتور در هر سه حالت فرومنبسط، آيزنتروپيك و فرامنبسط بطور جداگانه انجام شد. در بهينه سازي صورت گرفته، هندسه نازل اوليه ثابت و ديواره هاي مجراي ثانويه، محفظه اختلاط و ديفيوزر با استفاده از تركيب بهينه سازي پارامتري و الحاقي اصلاح شد. در بهينه سازي پارامتري، ارتفاع بهينه¬ي محفظه¬ي اختلاط به ازاي حالتهاي مختلف جريان اوليه فراصوت خروجي بدست آمد. سپس، پروفيل بهينه¬ي ديواره هاي مجراي ثانويه، محفظه مكش و محفظه اختلاط با استفاده از حل معادلات الحاقي در ماژول الحاقي نرم¬افزار انسيس فلوئنت محاسبه شد. بهينه سازي الحاقي توانست نسبت مكش را به ترتيب 5/20، 3/15 و 5/16 درصد براي حالت فرومنبسط، آيزنتروپيك و فرامنبسط افزايش دهد. براي ارزيابي تابع هدف، از حلگر جريان لزج تراكم پذير فشار مبنا با مدل آشفتگي k_ω sst استفاده شده است. افت كارايي اجكتورها در پس¬فشارهاي بيشتر از پس¬فشار طراحي، يكي از چالشهاي طراحي اجكتورها است. لذا، در بخش دوم پژوهش، ايده¬ي افزودن حفره آيروديناميكي به محفظه¬ي اختلاط اجكتور به منظور افزايش كارايي اجكتور در پس فشارهاي بيشتر از نقطه¬ي طراحي مورد بررسي عددي قرار گرفت و بهينه سازي تركيبي پارامتري و الحاقي روي حفره هاي افزوده شده صورت گرفت. نتايج اين بخش نشان داد افزودن حفره بهينه در پس فشارهاي بالا كارايي اجكتور را بطور قابل ملاحظه¬اي افزايش ميدهد كه باعث افزايش قابل توجه محدوده عملكردي اجكتور مي¬شود. اجكتور داراي حفره به ازاي 10 درصد افزايش پس فشار نسبت مكش را به ميزان 50 درصد در مقايسه با اجكتور بدون حفره افزايش داده است.

216402

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

احمد سوهانكار اصفهاني، ايمان چيت ساز