۲۶ نتیجه برای توربین گاز
دوره ۱۱، شماره ۱ - ( ۳-۱۳۹۰ )
چکیده
بازتوانی به اضافه کردن واحد(های) توربین گاز به سیکل بخار و استفاده از حرارت گازهای خروجی آنها به منظور بالا بردن راندمان سیکل ایجاد شده، گفته می¬شود. روشهای بازتوانی به دو دسته کلی تقسیم می¬شوند. متداول¬ترین روش بازتوانی، بازتوانی کامل است و جهت بازسازی نیروگاههایی که تقریبا در انتهای عمر مفید کاریشان هستند بکار می¬رود. در چنین حالتی مقادیر هزینه¬های سرمایه¬گذاری اولیه نسبت به حالت احداث سیکل ترکیبی با خصوصیات مشابه به شکل مطلوبی کاهش خواهد یافت. توابع هدف، تابعهای قیمت واحد برق تولیدی نیروگاه و راندمان اگزرژی واحد می¬باشند. این توابع بر اساس متغیرهای مستقل مهم موجود در بویلر بازیاب حرارت، توربینهای بخار و توربین گاز و با توجه به تغییرات دبی سوخت تزریق به داکت برنر مورد بررسی قرار می¬گیرد. در نهایت با توجه به توابع هدف معرفی شده سعی در بدست آوردن بهینه ترین خصوصیات فنی - اقتصادی سیکل بازتوانی نیروگاه بعثت توسط روش بهینه سازی الگوریتم ژنتیک در دو سناریوی بهینه سازی یک¬هدفه و دوهدفه خواهد شد.
علی امامی میبدی، کیومرث حیدری،
دوره ۱۲، شماره ۳ - ( ۷-۱۳۹۱ )
چکیده
برای تولید برق میتوان تکنولوژی های مختلفی (توربین گاز، چرخه ترکیبی، آبی، بادی و ...) را مورد استفاده قرار داد. انتخاب ترکیب مناسب تکنولوژی برای تولید برق، تأثیر مستقیمی بر میزان سوخت مصرفی دارد. از میان مولدهای مختلف، انواع چرخه ترکیبی و گازی ساده، بیش از نیمی از انرژی برق کشور را تولید می کنند. مزیت اصلی مولدهای چرخه ترکیبی در مقایسه با مولدهای گازی ساده، راندمان بالاتر یا مصرف کمتر سوخت است.
این مطالعه به مقایسه دو مولد فوق پرداخته و یافته های تحقیق نشان می دهد، در سطح قیمت های یارانه ای سوخت (پیش از اصلاح قیمت حامل های انرژی)، تبدیل نیروگاه های گازی به چرخه ترکیبی و یا احداث مولدهای تجدیدپذیر برای تولید برق، فاقد توجیه اقتصادی است.
آستانه توجیه پذیری این جایگزینی، در شرایط بهره برداری بار میانی، سطح قیمت های ۵۰۰ ریال برای هر متر مکعب و بالاتر بوده و هر چه قیمت از این سطح بالاتر می رود، تبدیل تعداد بیشتری از مولدهای گازی توجیه پذیر می شود. در سطح قیمت ۱۳۰۰ ریال برای هر متر مکعب، نسبت منافع به مخارج برای تبدیل اغلب مولدهای گازی به چرخه ترکیبی، بیش از ۲ است. با این حال، از آنجایی که نسبت منافع به مخارج برای تبدیل برخی از مولدهای گازی ساده به چرخه ترکیبی کمتر از یک است، می توان نتیجه گرفت مولدهای چرخه ترکیبی نسبت به مولدهای گازی ساده برتری مطلق ندارند. با فرض تبدیل کلیه مولدهای گازی به چرخه ترکیبی، سالانه تقریباً معادل ۵/۳ میلیارد متر مکعب گاز طبیعی صرفه جویی خواهد شد که تقریباً معادل ۷ درصد گاز مصرفی در بخش تولید برق و حدود ۵/۲ درصد کل گاز مصرفی کشور است.
دوره ۱۳، شماره ۴ - ( ۱۱- )
چکیده
در این مقاله یک کنترل کننده جدول بندی بهره با اثبات پایداری و هزینه تضمین شده، برای سیستم توربوشفت با زاویه ملخ متغیر مطرح شده است. به منظور غلبه بر پیچیدگی های مدل غیر خطی، برای اولین بار یک مدل خطی متغیر با پارامتر (LPV) به شکل آفین مطرح شده است. مدل پیشنهادی بر اساس یک خانواده از مدل های خطی تشکیل شده است و برای روش های جدول بندی بهره LPV مناسب است. لذا یک روش طراحی کنترل کننده جدول بندی بهره ارائه شده است که به منظور اثبات پایداری سیستم حلقه بسته، یک ماتریس لیاپانوف متغیر با پارامتر و برای عملکرد آن یک تابع هزینه درجه دو را لحاظ می کند. همچنین روش ارائه شده یک کران بالا برای نرخ تغییرات سیگنال جدول بندی لحاظ می کند که باعث کاهش محافظه کاری می شود. مسئله طراحی کنترل کننده و محاسبه ماتریس های بهره آن در قالب یک مجموعه نامساوی ماتریسی خطی فرمول بندی شده است که می تواند به سهولت توسط جعبه ابزار LMILAB حل شود. نتایج شبیه سازی موثر و کارآمد بودن روش پیشنهادی را نشان داده است.
واژگان کلیدی: توربین گازی، سیستم خطی متغیر با پارامتر، کنترل کننده جدول بندی بهره، نامساوی ماتریسی خطی
دوره ۱۳، شماره ۱۳ - ( ۱۲-۱۳۹۲ )
چکیده
به دلیل مواجه بودن بخش توربین یک موتور توربین گاز با دمای بالا و خصوصیات گاز ورودی، کارایی توربین حین کارکرد در معرض کاهش قرار می¬گیرد. شرایط کارکرد منجر به ایجاد خوردگی یا رسوب و در نتیجه افزایش زبری سطح پره¬ی آن می¬شوند. با توجه به پیچیدگی جریان درون توربین برای شناخت میدان جریان و دما درون طبقه توربین نیاز به انجام تحلیل سه بعدی می¬باشد. هدف از این مقاله بررسی تاثیر زبری بر میدان جریان و کارایی توربین گازی با شبیه سازی عددی است. در این پژوهش طبقه چهارم توربین هانوفر که در آزمایشگاه دانشگاه صنعتی هانوفر آلمان به صورت تجربی آزمایش شده است، بصورت سه بعدی در نرم افزار انسیس-سی اف ایکس شبیه سازی و نتایج حل عددی با نتایج آزمایشگاهی اعتبار سنجی شد. در ادامه تاثیر زبری پره در دو ارتفاع معادل دانه¬های ماسه µm ۱۰۶(رژیم نیمه زبر) و µm۴۰۰ (کاملا زبر) بر خصوصیات میدان جریان و عملکرد یک مرحله¬ی توربین در ۴ دبی جرمی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد مجموع افت راندمان ناشی از زبری استاتور و زبری روتور برابر با افت راندمان ناشی از زبری کل مرحله است. بعلاوه، تاثیر افزایش زبری پره¬ی استاتور و روتور در کاهش راندمان تقریبا مساوی می¬باشد.
دوره ۱۴، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۳ )
چکیده
توربین گازی تک محوره و سیکل های وابسته به آن به افت فرکانس حساس بوده و تغییر بار ناگهانی و یا افت فرکاس های شدید می تواند منجر به ناپایداری آن ها شود. علت این پدیده به کاهش دبی هوای عبوری از توربین گازی با کاهش سرعت دورانی آن و در نتیجه، تداخل میان حلقه های کنترل دما و گاورنر باز می گردد. این تداخل مانع از افزایش توان توربین و در نتیجه ناپایداری آن می شود. در این مقاله، عملکرد سیکل ترکیبی و توربین گازی با تزریق بخار (سیکل استیگ) که از مهم ترین سیکل های تولید توان بر پایه توربین گازی می باشند، در زمان افت فرکانس و مانورهای گذرا مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور دو واحد مشابه بر اساس این دو سیکل توسعه داده شده است و عملکرد آن ها در سناریوهای مختلف مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که توربین گازی با تزریق بخار از عملکرد بهتری نسبت به سیکل ترکیبی در زمان افت فرکانس برخوردار می باشد و می تواند تغییر بارهای ناگهانی بزرگتری را تحمل نماید. این عملکرد بهتر توربین گازی با تزریق بخار ، در برخی از نقاط کاری دو برابر بهتر از سیکل ترکیبی مشابه می باشد.
دوره ۱۴، شماره ۱۵ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
پره‌های توربینهای گازی در شرایط مختلف کاری ، تحت تاثیر عواملی نظیر خوردگی داغ، سایش و برخورد ذرات خارجی، تخریب می‌گردند و بر اثر کاهش عمر کاری آنها، بازده توربین کاهش یافته، نهایتا منجر به تحمیل هزینه‌های سنگین جهت تعمیرات و جایگزینی پره‌ها می‌شوند. هدف از این مقاله بررسی تاثیر خوردگی و آسیب‌دیدگی پره‌ها، بر میدان جریان و کارآیی توربین بوسیله شبیه‌سازی عددی می‌باشد. به منظور تحلیل رفتار جریان داخلی، حل معادله‌های بقای جرم، ممنتوم و انرژی با استفاده از شبیه-سازی عددی توربین در محیط نرم‌افزار انسیس سی اف اکس صورت گرفته است. در این پژوهش، توربینی دوطبقه و با خنک‌کاری کامل، به صورت سه‌بعدی، شبیه‌سازی و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی گردیده است. سپس اثرات افزایش لقی نوک پره‌ی روتور‌ها به همراه کاهش ضخامت ناشی از خوردگی در لبه‌ی حمله و فرار پره‌ها، به‌طور جداگانه، بر میدان جریان و عملکرد توربین، در پنج نسبت‌فشار واقعی، بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که مهم‌ترین عامل کاهش بازده، افزایش لقی نوک پره‌های روتور است؛ از طرفی کاهش کارآیی و افزایش ضرایب افت ناشی از آسیب‌دیدگی لبه‌ی حمله‌ی پره‌ها، تنها اندکی نسبت به لبه‌ی فرار، تاثیر‌گذارتر خواهند بود.
دوره ۱۵، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۴ )
چکیده
قابلیت پیل‌های‌سوختی اکسیدجامد در ترکیب با سیکل توربین گاز سبب شده است که سیستم ترکیبی حاصل به عنوان یک سیستم تولید توان جدید مد نظر پژوهشگران مختلف قرار گیرد. از کاربردهای مهم این نوع سیستم‌های هیبریدی استفاده از آنها در واحدهای پیشرانش هواپیماهای بدون سرنشین و مسافربری به عنوان واحد توان کمکی می‌باشد. هدف عمده این تحقیق طراحی یک سیستم تولید توان کمکی هیبریدی مجهز به پیل‌سوختی اکسید جامد است که در آینده نزدیک یکی از نیازهای اساسی جهت تولید توان الکتریکی در هواپیماهای بزرگ خواهد بود. پارامترهای طراحی و متغیرهای تصمیم‌گیری در تحلیل سیستم، نسبت فشار کمپرسور، دمای گازهای ورودی به توربین و تعداد سلول پیل انتخاب شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که افزایش فشار کاری سیستم سبب کاهش دمای گازهای خروجی از توربین و دمای کاری پیل شده و این مساله به شدت بر روی توان تولیدی و راندمان الکتریکی سیستم اثر می‌گذارد. در دمای ۱۰۰۰ درجه سلسیوس برای گازهای ورودی به توربین راندمان الکتریکی سیستم در حدود ۴۹ درصد می‌باشد. حداکثر راندمان الکتریکی سیستم در پیل‌سوختی نیز در حدود ۵۵ درصد برآورد می‌گردد. بررسی نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که در صورت کنترل حرارت تولید شده در پیل و استفاده مفید از آن راندمان کلی سیستم تا حدود ۸۴ درصد قابل افزایش خواهد بود. از طرف دیگر افزایش تعداد سلول‌های توده پیل‌سوختی سبب افزایش راندمان الکتریکی و کاهش راندمان کلی سیستم هیبریدی خواهد شد.
دوره ۱۶، شماره ۱ - ( ۱- )
چکیده
این مقاله بر اساس تخمین حالت, روش جدیدی برای تشخیص عیب پلنت و یا محرک در رده‌ای از سیستم‌های غیرخطی که مدل دینامیکی غیرخطی توربین گازی را نمایش می‌دهند, ارائه می‌نماید. یک رؤیتگر غیرخطی بهینه برای این سیستم بهینه طراحی می‌گردد. با استفاده از روش مستقیم لیاپانوف, اثبات می‌شود که این رؤیتگر نسبت به یک تابع کارایی که شامل بهره رؤیتگر و زمان همگرایی می‌باشد بهینه است. بهره رؤیتگر با استفاده از تخمین معادله همیلتون- ژاکوپین- بلمن HJB به دست می‌آید. تخمین یادشده با بهره‌گیری از شبکه عصبی برخط محقق می‌گردد. در واقع رؤیتگر بیان شده حالتهای سیستم را تخمین زده و عیب اعمال شده به آن را آشکار می‌نماید. رهیافت ارائه شده به منظور تخمین حالت و آشکارسازی عیب مدل توربین گازی که در معرض عیب دبی جرم کمپرسور قرار دارد پیاده‌سازی می‌گردد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش تشخیص عیب ارائه شده رهیافت قابل قبولی در تشخیص توربین گازی می‌باشد.
دوره ۱۶، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۵ )
چکیده
هدف این مقاله یافتن طراحی بهینه برای یک دیفیوزر خروجی توربین گاز نمونه است. جهت دستیابی به ضریب بازیافت فشار استاتیک حداکثر با وجود جریان چرخشی، از یک الگوریتم تکاملی استفاده شده است. فرایند بهینه‌سازی در سه حالت مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. در ابتدا با در نظر گرفتن یک پروفیل ثابت از هاب تا شرود برای پوشش پایه نگهدارنده، بهینه‌سازی انجام شده است. در مرحله دوم، دو پروفیل برای پوشش پایه نگهدارنده یاتاقان یکی در مقطع هاب و دیگری در مقطع شرود انتخاب شده است. نهایتا، فرایند بهینه‌سازی برای هندسه دیفیوزر و پوشش پایه نگهدارنده یاتاقان بصورت همزمان انجام شده است. به منظور تولید پروفیلهای مربوط به شکل پوشش پایه‌های نگهدارنده یاتاقان از روش پارامتری‌سازی پارسک استفاده شده است. حل جریان آشفته و سه‌بعدی با کمک دینامیک سیالات محاسباتی انجام گرفته است. مساله بهینه‌سازی ابتدا با یک نمونه برداری اولیه از فضای حل آغاز شده و در ادامه از الگوریتم ژنتیک برای یافتن بهینه کلی استفاده شده است. بهینه‌سازی برای جریان چرخشی در خروجی توربین با عدد رینولدز ۱۰۵×۱,۷ بر اساس قطر هیدرولیکی در ورودی دیفیوزر انجام گرفته است. تمامی مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک و فرایندهای تولید مدل، تولید مش با توربوگرید، حل جریان با انسیس سی اف ایکس و محاسبه تابع هدف برای هریک از اعضاء جمعیت در هر نسل از الگوریتم ژنتیک بصورت کاملا خودکار درون نرم‌افزار متلب پیاده سازی و اجرا شده است. در نتیجه بهینه‌سازی ضرایب بازیافت فشار استاتیک دیفیوزرها در مراحل اول، دوم و سوم به ترتیب %۱.۹۴، %۳.۱ و %۷.۴۲ افزایش می‌یابند.
دوره ۱۶، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۵ )
چکیده
زبری سطح خارجی پره‌ها و سطح کانال‌های خنک کاری یکی از مواردی است که بر توزیع دمای پره تأثیر قابل توجهی دارد. با افزایش زبری، اغتشاش زیرلایه‌های جریان بیشتر شده و انتقال حرارت افزایش مییابد. در این تحقیق پره توربین C۳X که با ۱۰ کانال خنک کاری می‌شود با استفاده از نرم افزار انسیس-سی اف ایکس و مدل آشفتگی اس.اس.تی. به صورت سه-بعدی شبیه-سازی شده و تأثیر زبری سطح خارجی و سطح داخلی کانال‌های خنک کاری بر توزیع دما، بررسی شده است. نتایج مطالعه نشان دادند در سمت خارجی پره که حرارت از سیال داغ به پره توربین منتقل می‌شود، افزایش زبری تا زمانی که سطح نیمه زبر باشد (Reks < ۷۰) تأثیر چندانی بر توزیع دمای سطح ندارد، اما افزایش بیش از این مقدار حدود ۸% به میزان دمای سطح می‌افزاید. بنابراین باید توجه شود که سطح خارجی پره همواره در ناحیه نیمه زبر قرار داشته باشد. در سطح داخلی کانال‌های خنک کاری حرارت از پره به سیال خنک کن منتقل می‌شود، لذا بر خلاف سطح خارجی، زبری سطح کانال‌ها به فرآیند خنک کاری کمک کرده و افزایش آن به میزان ناچیز ( ناحیه نیمه زبر) در کاهش دمای سطح پره مؤثر است (حدود ۸%) و سبب بهبود ضریب عملکرد هیرولیکی-حرارتی کانال‌ها تا حدود ۲,۵ برابر می‌شود.
دوره ۱۶، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۵ )
چکیده
طراحی محفظه احتراق همواره به عنوان پرچالش‌ترین بخش طراحی توربین گاز شناخته شده است. در این مقاله بر طراحی مفهومی محفظه احتراق موتورهای هوایی متعارف تمرکز شده است. ضرورت این پژوهش از نیاز مبرم به یک مدل جامع و کارا جهت فراهم کردن سریع داده‌ها در مراحل اولیه فرایند طراحی (طراحی مفهومی و طراحی مقدماتی) نشأت می‌گیرد. در راهکار پیشنهادی طراحی و تخمین عملکرد محفظه احتراق یکپارچه شده است. برای این منظور، یک کد رایانه‌ای بر پایه روندهای طراحی توسعه داده شده است. با استفاده از ابزار طراحی توسعه داده شده، هندسه محفظه احتراق و پارامترهای عملکردی آن حاصل می‌گردد. بر اساس سطح اطلاعات موجود در مراحل اولیه طراحی، روش شبکه رآکتورهای شیمیایی جهت مدلسازی احتراق انتخاب شده است. در این راستا، سه مکانیزم شیمیایی مختلف برای سوخت هوایی Jet-A مطالعه گردیده است. علاوه بر این، تبخیر قطرات سوخت مایع و غیریکنواختی مخلوط سوخت و هوا در ناحیه اولیه محفظه احتراق مدل شده است. نتایج حاصل از ابزار طراحی با داده‌های یک محفظه احتراق حلقوی مقایسه شده است که همگرایی قابل قبولی میان ابعاد و آلایندههای خروجی نشان داده شده است.
دوره ۱۷، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۶ )
چکیده
امروزه استفاده از گـاز زیستی به‌علت محتوای متان، تجدیدپذیر بودن و ارزان قیمت بودن آن رو به افزایش است. پیل سوختی اکسیدجامد یکی از بهترین فناوری‌های تبدیل انرژی موجود جهت کار با گاز زیستی می‌باشد که از پتانسیل بالایی جهت اتصال با توربین گازی برخوردار است. در این مقاله سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسیدجامد- توربین گاز با خوراک‌دهی توسط گاز زیستی، از جنبه‌های انرژی و اقتصادی مدلسازی شده است. جهت یافتن مقادیر بهینه پارامترهای طراحی سیستم ترکیبی، دو تابع هدف بیشینه-سازی بازده انرژی الکتریکی و کمینه سازی هزینه سرمایه‌گذاری کل سیستم در نظر گرفته شده است. در ابتدا هر یک از اجزای سیستم ترکیبی به صورت جداگانه مدلسازی و اعتبارسنجی شده است. سپس با استفاده از بهینه‌سازی چند هدفه (NSGII)، مقادیر بهینه پارامترهای طراحی سیستم ترکیبی محاسبه شده‌اند. نقطه بهینه نهایی با به-کارگیری روش بی‌بعدسازی اقلیدسی و روش تصمیم‌گیری لین‌مپ در نمودار بی‌تفاوتی بدست آمده است. در نقطه بهینه، بازده انرژی الکتریکی برابر ۶۶ درصد و هزینه کل سرمایه‌گذاری برابر ۱۷۵۲۲۷,۴ دلار می‌باشد که در این نقطه، هزینه همتراز شده انرژی الکتریکی ۶.۳ سنت به ازای هر کیلووات ساعت محاسبه شده است. در انتها نیز به-منظور تعیین اهمیت پارامترهای طراحی، با کمک روش تحلیل حساسیت سوبل میزان تاثیر هر یک از آنها بر توابع هدف بررسی شده است. نتایج تحلیل حساسیت نشان می-دهد که نسبت تراکم کمپرسور دارای بیشترین تاثیر بر بازده انرژی الکتریکی سیستم و همچنین بازده ایزنتروپیک توربین و جریان پیل سوختی نیز دارای بیشترین تاثیر بر هزینه سرمایه‌گذاری کل سیستم می‌باشند.
دوره ۱۷، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۶ )
چکیده
افزایش دمای گاز ورودی به توربینهای گازی باعث افزایش قدرت و راندمان حرارتی آنها خواهد شد. با توجه به محدودیت دمایی آلیاژهای مورد استفاده، به‌کارگیری روش-هایی جهت کاهش دمای اجزای توربین گاز به‌خصوص پره‌های توربین، امری ضروری خواهد بود. امروزه تکنولوژی دنده‌های V شکل نیز به علت انتقال حرارت مناسب، مورد توجه محققان و پژوهشگران خنک‌کاری داخلی پره‌های توربین گاز واقع شده است. هدف از این مقاله ارائه و مقایسه دو نمونه از چیدمان پیشنهادی جدید دنده‌های V شکل به‌صورت چیدمان تناوبی و چیدمان روی یک خط در حالت جهت‌گیری به سمت پایین‌دست در دو صفحه مخالف در یک کانال مستطیلی و همچنین بررسی و امکان‌سنجی سیالاتی و انتقال حرارتی آنها به‌منظور استفاده در خنک‌کاری داخلی پره توربین گاز می‌باشد. برای اعتبارسنجی از یک نمونه نتایج تجربی موجود استفاده شده و در ادامه، نتایج برای اعداد بی‌بعد ۲۰۰۰
دوره ۱۷، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۶ )
چکیده
توربینهای گازی از اصلی‌ترین تجهیزات تولید توان در صنایع گوناگون هستند. به جهت بهبود عملکرد این تجهیز، یکی از راه‌ها بهینه‌سازی عملکرد آیرودینامیکی پره‌های ثابت و متحرک است. در مقاله حاضر یک بستر محاسباتی جهت بهینه‌سازی خودکار آیروترمودینامیکی سه‌بُعدی پره استاتور توربین گاز با استفاده از نرم‌افزارهای متن‌باز ارائه می‌شود. این بستر برای بهینه‌سازی آیروترمودینامیکی هرنوع پره سه‌بعدی قابل استفاده است و شامل مدلسازی پارامتری هندسه سه‌بعدی، تولید شبکه محاسباتی، حل جریان با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و اعمال الگوریتم بهینه‌سازی است. برای مدل سازی سه‌بعدی پره، از مدلسازی دوبعدی با استفاده از منحنی بِزیر و تشکیل مدل سه‌بعدی با خط انباشتگی از نوع اسپلاین استفاده شده است. شبیه‌سازی جریان سیال با حل جریان تراکم‌پذیر و لزج حول پره بر شبکه چند‌بلوکی باسازمان با پردازش موازی انجام شده است و الگوریتم ژنتیک برای بهینه‌سازی به کار رفته است. بهینه‌سازی با چهل و پنج متغیر که تغییر ضخامت در پنج مقطع در ارتفاع پره و تغییر در پارامترهای سه‌بعدی پره یعنی خمیدگی، کشیدگی و پیچش را ممکن می‌سازند، انجام شده است. در نتیجه بهینه‌سازی پره با تابع هدف فشار کل خروجی، ۵% کاهش ضریب افت فشارکل حاصل شده است. استفاده از نرم‌افزارهای متن‌باز در بستر بهینه‌سازی، حداکثر امکان خصوصی‌سازی و انجام تنظیمات را برای کاربر فراهم می‌آورد. نتایج نشان می‌دهد بستر محاسباتی ارائه شده می‌تواند به خوبی برای بهینه‌سازی آیروترمودینامیکی توربوماشین‌ها به کار گرفته شود.
دوره ۱۷، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۶ )
چکیده
اهمیت و تقاضای انرژی و آب باکیفیت بالا در سالهای اخیر به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای افزایش‌یافته است و این روند به‌شدت ادامه خواهد یافت. یکی از راه‌های حل معضل کمبود آب، شیرین‌سازی آب شور اقیانوس‌ها به روش حرارتی است و اگر حرارت مورد نیاز آنها توسط هدر‌رفت حرارتی یک سیکل نیروگاه حرارتی تأمین شود، قابل رقابت با سایر روش‌ها است. در این مقاله، از سیکل حرارتی ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد و توربین گازی به‌عنوان تأمین‌کننده‌ی حرارت مورد نیاز، استفاده‌شده است. در اینجا، ترکیب ارائه شده از این دو سیستم به همراه سیستم آب‌شیرین‌کن حرارتی چند مرحله‌ای موجب کاهش مصرف انرژی، کاهش آلایندگی، کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری و تعمیر و نگهداری و افزایش راندمان در مقایسه با سیستم‌های مستقل می‌باشد. تحلیلهای اگزرژی و اقتصادی مجموعه سیستم ترکیبی توسط برنامه رایانه‌ای در EES صورت پذیرفت. نتایج تحلیل سیستم ترکیبی منجر به ارائه سیستمی با راندمان حرارتی و اگزرژی، ۶۰% و ۵۷% گردید. هزینه و درآمدهای موجود در سیستم تخمین زده‌شده و اثرات دو پارامتر مهم طراحی، یعنی دمای عملکرد و چگالی جریان پیل سوختی بر دو مشخصهی بازده اگزرژی و هزینهی تولید الکتریسیته مورد بررسی قرارگرفته است. سپس، قابلیت اطمینان و دسترسپذیری سیستمِ موردِ مطالعه به روش مارکوف به میزان ۰,۸۴۲ محاسبه شده است. پس از تحلیل قابلیت اطمینان و محاسبه دسترس پذیری می توان مشاهده کرد بازده اگزرژی و انرژی کاهش یافته و هزینهی تولید واحد الکتریسیته ۸.۸% افزایش مییابد.
دوره ۱۷، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۶ )
چکیده
در این تحقیق، طراحی و تحلیل یک سیستم تولید همزمان با سیال عامل های مختلف از نظر ترمودینامیکی و اقتصادی مورد مطالعه قرارگرفته است. از مدل اگزرژی- اقتصادی و اگزرژی- زیست محیطی برای بررسی سیستم با تکیه بر هزینه محصولات، استفاده شده است. طراحی سیستم جدید برپایه سیکل رنکین آلی با محرک اولیه توربین گاز جهت برآورده نمودن اهداف مورد نیاز ایستگاه تقویت فشار منطقه نار- کنگان می باشد. این اهداف عبارتند از: تولید الکتریسیته، توان سرمایش و هزینه های تولید. با استفاده از آنالیز حساسیت، پارامترهای دمای ورودی به توربین، دیگ بخار و چگالش و فشار ورودی به توربین مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که دی کلرو تری فلورو اتان و تولوئن عملکرد بهتری در تولید الکتریسیته (۱,۶۱۲ مگاوات) و تولید سرمایش (۶.۲۸۲ مگاوات) دارند. در حالیکه دی اکسید کربن از نظر اقتصادی (۱۰۳.۵ دلار بر مگاژول) عملکرد بهتری دارد. با افزایش دما و فشار ورودی به توربین توان سرمایشی کاهش می یابد به جز در سیال دی اکسید کربن که سبب افزایش توان سرمایشی می گردد. همچنین با افزایش دمای چگالش و ورودی به دیگ بخار، توان سرمایشی به ترتیب کاهش و افزایش پیدا می کند. مجموع هزینه محصولات برای همه سیال عامل ها با افزایش دمای ورودی دیگ بخار و توربین و کاهش دمای چگالش، کاهش می یابد. در حالیکه برای دی اکسید کربن، در یک فشار بهینه، هزینه به مینیمم مقدار خود می رسد. محفظه احتراق و دیگ بخار به دلیل بازگشت ناپذیری ها بیشترین نرخ تخریب را در اجزای سیستم دارند.
دوره ۱۸، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۷ )
چکیده
در کمپرسورهای محوری از آنجا که پره‌های استاتور روی پوسته نصب شده و پره‌های روتور روی شفت در حال چرخش می‌باشد، بین قسمت‌های ثابت و متحرک لقی وجود دارد. با عبور جریان از استاتور، فشار هوا افزایش مییابد. بنابراین با توجه به بیشتر بودن فشار بعد از پره نسبت به قبل از پره و وجود لقی، نشتی در نوک استاتور اجتناب‌ناپذیر است. نشتی با تغییر الگوی جریان در نوک، باعث جدایش بیشتر شده و اثر نامطلوبی بر عملکرد کمپرسور می‌گذارد. در مقاله حاضر به بررسی استفاده از لانه زنبوری برای درزبندی نوک پره‌های استاتور و تأثیر آن بر عملکرد کمپرسور پرداخته شده است. بدین منظور طبقه نهم یک کمپرسور به همراه فضای زیر استاتور در دو حالت با دیوار جامد و با لانه زنبوری تحلیل شده است. نتایج حل عددی در توافق خوبی با داده‌های تجربی می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد با کاهش لقی، مقدار نشتی کمتر شده و از قدرت جریان ثانویه کاسته می‌شود. بنابراین با کاهش افت، بازده افزایش یافته و عملکرد ردیف پره بهبود مییابد. از طرف دیگر با افزایش لقی در اثر سایش لانه زنبوری، نشتی و افت بازده به یک مقدار ثابت میل می‌کند. تأثیر نشتی بر زوایای جریان نشان می‌دهد که برای تحلیل دقیق‌تر کمپرسور، لازم است که نشتی در نظر گرفته شود. همچنین با توجه به تأثیر مشابه لانه زنبوری بر کاهش نشتی نسبت به مدل دیوار جامد با لقی یکسان، مزیت لانه زنبوری قابلیت فداشوندگی آن می‌باشد. بنابراین در تحلیل طبقه میتوان از مدل دیوار جامد به جای لانه زنبوری استفاده کرد.
دوره ۱۸، شماره ۶ - ( ۷-۱۳۹۷ )
چکیده
امروزه موتورهای توربینی کاربرد بسیاری در صنعت حمل‌ونقل و تولید انرژی دارند. با توجه به استفاده از سوخت‌های فسیلی در این نوع موتورها که منجر به تولید اکسیدهای نیتروژن و کربن مونوکسید می‌شود، نگرانی‌های زیست محیطی در این حوزه افزایش یافته است. روشهای مختلفی جهت کاهش انتشار آلاینده‌ها پیشنهاد شده است. یکی از این روش‌ها افزودن بخارآب یا آب به محفظه احتراق جهت کاهش دمای شعله است. افزودن بخار به روشهای گوناگونی انجام می‌گیرد. در این پژوهش فرض شده است که بخار در دیفیوزر به جریان اضافه می‌شود و به‌صورت پیش آمیخته با هوا وارد محفظه احتراق می‌شود. افزودن بخار فرآیند احتراق در داخل محفظه احتراق را تحت تاثیر قرار می‌دهد. لذا، بایستی بخار افزوده شده در فرآیند طراحی محفظه احتراق در نظر گرفته شود. از همین رو مدلی برای طراحی مفهومی هندسه محفظه و مطالعه تاثیر افزودن بخار روی آن ارائه خواهد شد. به همین منظور از داده‌های یک محفظه احتراق موتور واقعی برای مقایسه نتایج حاصل از طراحی هندسه به کمک مدل و بررسی تاثیر افزون بخار روی هندسه محفظه استفاده خواهد شد. برای بررسی عملکرد محفظه احتراق از روش شبکه راکتورهای شیمیایی جهت مدلسازی احتراق استفاده خواهد شد. ابتدا به کمک این روش مدلسازی احتراق بدون افزون بخار برای یک محفظه احتراق متداول حلقوی صورت می‌گیرد و نتایج حاصل از این روش با داده‌های این محفظه حلقوی مقایسه، سپس تاثیر افزودن بخار بر عملکرد مورد بررسی قرار می‌گیرد. در این پژوهش نشان داده شد که افزودن بخار راه موثری برای کاهش دما شعله و انتشار آلاینده است.
دوره ۱۸، شماره ۶ - ( ۷-۱۳۹۷ )
چکیده
در سالهای اخیر استفاده از توربین گازی با راکتور مدولار هلیم (GT-MHR) که بر اساس چرخه برایتون بسته با سیال عامل هلیم کار می‌کند، به علت داشتن بازده زیاد، ایمنی بالای رآکتور، صرفه اقتصادی و هزینه تعمیر و نگهداری پایین، توجه محققان را به خود جلب کرده است. در تحقیق حاضر سیستم ترکیبی شامل سیکل توربین گازی با راکتور مدولار هلیوم، سیکل کالینا و سیکل جذبی آب-آمونیاک از منظر انرژی، اگزرژی و اگزرژی-اقتصادی مورد بررسی قرار گرفته است. استفاده از سیکل کالینا و سیکل جذبی به عنوان سیکل پایینی به منظور جلوگیری از هدر رفت انرژی اتلافی سیکل توربین گازی و افزایش بازده تبدیل انرژی می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی حاکی از آن است که در حالت ورودی پایه کار کلی kW ۳۰۴۴۶۲ ، بازگشت ناپذیری کلی ۲۸۹۷۶۶ kW و بازده اگزرژی کلی سیکل تولید همزمان ۰,۶۸۹ می‌باشد. همچنین راکتور اتمی، توربین و کمپرسور سیکل هلیوم به عنوان اجزایی معرفی می‌شوند که باید بیشتر از سایر اجزا از منظر اگزرژی-اقتصادی مورد توجه قرار بگیرند چون بیشترین مقدار نرخ هزینه متعلق به این اجزا می‌باشد. در انتها نیز تحلیل پارامتری به منظور تاثیر تغییر نسبت فشار کمپرسور هلیومی، دمای ورودی توربین هلیومی، فشار و دمای ورودی توربین و کسر جرمی حالت پایه سیکل کالینا بر روی پارامترهای خروجی انجام می‌شود.
دوره ۱۸، شماره ۸ - ( ۹-۱۳۹۷ )
چکیده
مدل اجزا محدود دقیق یک ابزار کارآمد در تحلیلهای ارتعاشی است. در استفاده از مدلهای اجزا محدود دینامیک سازه توجه به این نکته ضروری است که مدل باید بتواند به صورت دقیق مقادیر دلخواه مانند فرکانس‌های طبیعی را پیش‌بینی کند. برخلاف تحلیلهای استاتیکی بیش‌تخمین نمودن مقادیر و استفاده از ضرایب اطمینان در مقادیر پیش‌بینی شده، در دینامیک سازه، محلی از اعراب نخواهد داشت؛ بدین معنا که در تحلیلهای ارتعاشی می‌بایست مقدار دقیق مشخصه‌های سازه، مانند فرکانس طبیعی، استخراج گردد. با توجه به این مطلب، بنا کردن مدل قابل اطمینان در دینامیک سازه همواره محل بسیاری از پژوهش‌ها تحلیلهای ارتعاشی بوده است. در پژوهش حاضر تلاش می‌گردد تا با استفاده از نتایج تجربی، مدل اجزا محدود قابل اطمینانی برای یک ردیف از یک نمونه از توربین رولزرویس، استخراج گردد. در این مسیر خواص جنس دیسک و اتصال بین دیسک و پره با استفاده از نتایج تجربی اصلاح و به‌روزرسانی شده است. همچنین تلاش شده است تا روشی جدید پیشنهاد شود تا اتصال دیسک و پره مدلسازی و به‌روزرسانی شود. در نهایت مدل اجزا محدود اصلاح شده را میتوان جهت تحلیلهای بعدی سازه، مانند استخراج دیاگرام کمپل آن به کار برد.
