طراحی بهینه دیفیوزر s-شکل دوبعدی با استفاده از بهینه سازی توزیع فشار و طراحی معکوس

در این تحقیق، طراحی بهینه ی آیرودینامیکی یک دیفیوزر s-شکل انجام می شود. یکی از روشهای طراحی آیرودینامیکی روش طراحی معکوس است که شامل روش های تکراری و غیر تکراری می باشد. در این روش، هندسه مجرا مجهول و توزیع فشار در راستای دیواره ها معلوم می باشد. با بهینه سازی توزیع فشار دیواره ها هندسه حاصل از طراحی معکوس بهینه خواهد بود. از این رو کدکامپیوتری حل معادلات لایه مرزی به روش انتگرالی توسعه داده می شود. این روش یک روش یک بعدی بوده و مناسب برای جریان های مغشوش و تراکم پذیر با گرادیان فشار معکوس می باشد. سپس، به منظور بهینه سازی توزیع فشار، کد لایه مرزی با الگوریتم بهینه سازی ژنتیک که یک الگوریتم تصادفی است، ترکیب می شود. قیدهای مختلفی برای بهینه سازی درنظر گرفته می شود که ازجمله ی آن صفر بودن شیب توزیع فشار در ورود و خروج مجرا می باشد. هدف از بهینه سازی توزیع فشار دستیابی به حداکثر بازیابی فشار استاتیک بدون جدایش لایه مرزی می باشد. بهینه سازی توزیع فشار با استفاده از 6 و 8 نقطه ی کنترلی انجام می گیرد.منظور از نقاط کنترلی نقاط متغیر در الگوریتم ژنتیک می باشد. سپس با استفاده از تابع spline یک تابع از درجه سه می باشد، توزیع فشار بین نقاط بهینه شده رسم می-گردد. انتظار می رود بهینه سازی با استفاده از 8 نقطه ی کنترلی نتایج بهتری را به همراه داشته باشد. توزیع فشار بهینه شده بعنوان توزیع فشار هدف برای طراحی معکوس در نظر گرفته می شود. برای طراحی معکوس از الگوریتم گلوله-اسپاین که بصورت برنامه نویسی در نرم افزار cfx اعمال می شود استفاده می گردد، که یک روش تکراری بوده و از الگوریتم تصحیح باقیمانده بهره می گیرد. شرایط مرزی استفاده شده برای حل جریان در نرم افزار cfx، سرعت متوسط در ورود و فشار متوسط استاتیک در خروج می باشد. همچنی جریان هوا با عدد ماخ و رینولدر 0.63 و وارد مجرا می شود و از مدل توربولانسی دومعادله ای sst که یک روش بسیار مناسب برای پیش بینی جدایش در جریان است، برای مدلسازی جریان مغشوش بهره گرفته می شود. پس از انجام فرآیند طراحی معکوس هندسه بهینه دیفیوزر s-شکل حاصل می شود.در این تحقیق فرآیند طراحی معکوس روی دیفیوزرهای مستقیم و s-شکل انجام می گیرد. نتایج حل عددی جریان داخل دیفیوزر مستقیم و s-شکل بهینه، بیانگر دستیابی به بازیابی فشار بالا بدون جدایش می باشد. همچنین طراحی های انجام شده نشان می دهد که استفاده از 8 نقطه ی کنترلی برای بهینه سازی توزیع فشار، نتایج مطلوب تری را حاصل می کند. در نهایت، با انجام این پروسه برای نسبتهای مختلف ارتفاع به طول مجرا، شکلهای بهینه مربوط به ضرایب بازیابی فشار ماکزیمم بدست می آید.