طراحی بهینه دیسک دوار با ضخامت متغیر در دمای بالا

دیسک دوار به علت کاربردهای فراوانی که در صنعت دارد از دیرباز زمینه تحقیقات و مطالعات متعددی بوده است از جمله این کاربردها می توان به دیسک توربین گاز اشاره نمود. دیسک توربین گاز اغلب تحت گرادیان های دمایی بالا و سرعت زاویه ای زیاد کار می کند. سرعت زاویه ای بالا باعث ایجاد نیروهای گریز از مرکز بالا در دیسک می گردد و همزمان با آن دمای بسیار زیاد، منجر به کاهش مقاومت ماده سازنده دیسک می شود که این امر خود باعث افزایش تنش ها در دیسک می شود لذا برای تحلیل مطمئن و قابل قبول از دیسک و بدست آوردن تنش های ایجاد شده در دیسک ، بایستی روشی برای حل استفاده گردد که بتواند تغییرات رفتار ماده را متناسب با دما در نظر بگیرد که بدین منظور از تبدیل دیسک غیرهمگن با ضخامت متغیر به تعداد محدودی حلقه با ضخامت ثابت و تعیین تنش ها در هر حلقه و سپس برهم نهی حلقه ها و رسیدن به توزیع تنش نهایی در دیسک استفاده گردیده است . از طرفی بهینه کردن، پارامترهایی همچون وزن از جمله مواردیست که در طراحی و ساخت روتور توربین گاز مورد نظر می باشد. در این تحقیق پس از محاسبه تنش ها، پروسه بهینه سازی دیسک آغاز می گردد. برای تعیین پروفیل بهینه دیسک از روش کره محاطی استفاده گردیده است که از مهمترین مزایای این روش ، سرعت همگرایی بالا و دقت روش برای رسیدن به نقطه بهینه در محدودیت های غیرخطی می باشد. در این پروسه بردار طراحی ضخامت متوسط هر حلقه دیسک ، تابع هدف وزن دیسک و محدودیت های بهینه سازی پایین تر بودن تنش ایجاد شده در حلقه ها از حد تحمل ماده می باشد.