افزایش قیمت فرآورده های نفتی و همچنین گسترش قوانین سخت گیرانه محیط زیستی سبب شده تا صنعت خودروسازی جهان دو هدف را سرلوحه فعالیت های خود قرار دهد : یکی کاهش آلاینده خودروها و دیگری کاهش مصرف سوخت. یکی از راه حل هایی که برای دستیابی به این اهداف توسط صنایع خودروسازی و هم چنین از طرف دولت ها دنبال می گردد خودروهای دورگه می باشد. در این خودروها با اضافه کردن یک موتور الکتریکی به مجموعه قوای محرکه خودرو به طرق مختلف سعی می شود تا این اهداف محقق گردد. مهمترین مسیله در طراحی خودروهای دورگه الگوریتم توزیع توان آنها می باشد که مشخص کننده نحوه استفاده از موتور احتراقی و موتور الکتریکی در نقاط مختلف عملکردی خودرو به منظور دست یابی به بهترین حالت عملکرد خودرویی، مصرف سوخت و آلاینده ها می باشد که این الگوریتم نیازمند مدل تمام اجزای قوای محرکه می باشد. در این پایان نامه مدل موتور احتراقی، مجموع موتور احتراقی و موتور الکتریکی و مجموعه کلاچ تا چرخ خودروی hondo insight به روش شناسایی سیستم ها تهیه شده است. علت اصلی استفاده از این روش مدل سازی عدم وجود اطلاعات دقیق از اجزا مختلف این خودرو و پیچیدگی بالای سیستم می باشد. مدل هایی مختلفی در شناسایی سیستم وجود دارند که با توجه به شرایط مسیله و هدف مدل سازی می توان از آنها استفاده کرد. از آنجایی که به منظور الگوبرداری خودروی مورد نظر دقت و قابلیت تفسیر و تعمیم مدل ها دارای اهمیت ویژه ای می باشد، از مدل های فازی (lolimot) به منظور مدل سازی اجزا پیچیده و از مدل های خطی به منظور مدل سازی اجزا ساده تر استفاده شده است. مدل فازی lolimot علاوه بر ویژگی های فوق از مزیت های دیگری نظیر عدم حساسیت به شرایط اولیه، آموزش سریع و شناسایی پیچیدگی سیستم برخوردار می باشد که نتایج مدل سازی اجزا مختلف این خودرو و صحه گذاری مدل ها به وسیله آزمون های انجام شده این مزیت ها را تأیید می نماید. نتایج مدل سازی اجزا مختلف این خودرو به وسیله این الگوریتم نشان داد که چگونه دورگه سازی می تواند پراکندگی نقاط عملکردی موتور احتراق داخلی یک خودرو را کاهش دهد. این همان ایده ای است که خودروهای خفیف دورگه برای بهینه سازی مصرف سوخت دنبال می کنند. یعنی مدیریت موتور احتراق داخلی و موتور الکتریکی بطوری که این اجزا همواره در یک نوار باریک در اطراف نقاط عملکردی بهینه خود کار کنند. البته این مدل ها دارای معایبی نیز می باشند که مهمترین آنها وابستگی آنها به تجربه کاربر و نیاز به آزمون و خطا کردن برای رسیدن به نتیجه مطلوب می باشد.

برای هر سیستم دینامیکی و بمنظور عملکرد با کارایی و دوام مورد نظر طراح باید از کارکرد پایدار و هماهنگ اجزا مختلف آن اطمینان حاصل کرد. موتورها و بطور خاص موتورهای توربین گاز نیز از این قاعده مستثنی نیستند ناپایداریهای دینامیک و گذرا که یک توربین گاز را به فراسوی محدودیتهای فیزیکی اش می رانند می توانند موجب افت در بازده موتور شده و یا خسارتهایی را بخاطر ناپایداری جریان بارهای حرارتی و تنشهای بالا به آن وارد سازند. بنابراین یک سیستم کنترل مناسب ک به مدیریت حدودیتها و تنظیم موتور بپردازد یک بخش اصلی از هر موتور توربین گاز بحساب می آید. در بین روشهای کنترل کنترل منطق فازی بخاطر مدلسازی فرایند تصمیم سازی بشر توسط مجموعه ای از قواعد روشی مفید و جذاب است این روش کنترلی مخصوصا برای سیستمهای پیچیده ای همچون یک موتور توربین گاز که تجربیات اپراتوری برای ایجاد قواعد کیفی مناسب جهت کنترل در دسترس است اهمیت پیدا می کند علیرعم تمام تلاشهای صورت گرفته برای فرموله کردن تنظیم کارایی کنترل کننده های فازی با روشهای استاندارد این مساله همچنان ماهیتی سعی و خطایی داشته واین در حالیست که این نوع فرآیند تنظیم زمانبر بوده و از اعتبار چندانی هم برخوردار نیست از همین رو در سالهای اخیر به تنظیم و بهینه سازی این کنترل کنندهها توسط الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش جستجوی قدرتمند و شبکه عصبی مصنوعی به عنوان یک الگوریتم یادگیرنده پرداخته شده است . از این متودولوژیها و ترکیبهای مختلف آنها تحت عنوان کلی رایانش نرم یاد می شود که برای توسعه سیستمهای ترکیبی در مدلسازی شبیه سازی کنترل سیستمهای دینامیکی غیر خطی مورد استفاده قرار می گیرند. در این پایان نامه طراحی کنترل کننده سوخت موتور توربین گاز هوایی به عنوان اصلی ترین نیازمندی کنترلی چنین سیسمهایی براساس روش ژنتیک –فازی ارایه شده است. برای این کار پس از بررس مورتورهای توربین گاز هوایی و مبحث کنترل آنها ابتدا و براساس روباط ترمودینامیکی موتور مدل ریاضی توربین گاز مورد نظر توسعه یافته است نتایج حاصل از شیبیه سازی مدل بدست آمده تطبیق خوبی با داده های آزمایش موتور در حالکت کارکرد پایا نشان می دهد سپس براساس تجربیات و شناختی که از فیزیک سیستم وجود دارد یک کنترل کننده فازی اولیه برای موتور در نظر گرفته می شود درنهایت توسط الگوریتم ژنتیک یک سیستم ژنتیک –فازی باری بهینه سازی فرآیندکنترل سوخت موتور طراحی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی کامپیوتری نشان دهند تاثیر مناسب کنترل کنند ژنتیک-فازی بر افزایش سرعت گذار و رسیدن به کارایی قابل همزمان با جلوگیری از قرار گرفتن موتور درون محدودیتهای فیزیکی اش همچون فرار رفت دما در توربین و ایجاد سرج در کمپرسور می باشد .

در طراحی سیستم انتقال قدرت ، هدف رسیدن به بهترین قابلیت عملکرد، مینیمم مصرف سوخت و سطح قابل قبول آلودگی است . در روشهای سنتی، اکثر طراحیهای خودرو به روش امتحان و خطا، با استفاده از اطلاعات حالت پایدار انجام می شد. لکن دیاگرامهای عملکردی موتور، که با استفاده از تست موتور توسط دینامومتر در حالت پایدار حاصل می شود، برای برآورد عملکرد و شتابگیری حالت گذرا قابل استفاده نیستند. به یان منظور شبیه سازی کامپیوتری سیستم انتقال قدرت خودرو مورد توجه قرار گرفته است . شبیه سازی کامپیوتری برای کاهش زمان طراحی و توسعه سیستم، مینیمم کردن هزینه کار آزمایشگاهی رسیدن به طراحی بهینه سیستم، تخمین عملکرد شتابدهی و ترمزگیری در حال ت گذرا، امکان سنجی هماهنگی (matching) بین موتور و جعبه دنده و اجراء استراتژی کنترل قبل از ساخت اولین نمونه قابل استفاده می باشد. در این پروژه یک برنامه کامپیوتری جهت شبیه سازی کامپیوتری عملکرد دینامیکی خودرو تحت شرایط گذرای شتابگیری و حالت پایدارر به منظور مطالعات عملکردی خودرو و طراحی سیستم انتقال قدرت ، توسعه داده شده است . این برنامه شبیه سازی کامپیوتری، قابلیت استفاده جهت توسعه استراتژی کنترل موتور، کنترل تعویض دنده، abs و tcs را داراست . به این منظور، روش مدلسازی modular اجرای خودرو مورد استفاده قرار گرفته است . در این روش اجزای خودروی زیر مدلهای جداگانه از قبیل موتور، جعبه دنده، دیفرانسیل و محورها، چرخها، دینایمک حرکت خودرو، مدل دینامیک ترمز و تقسیم گردیده و هر یک زیر مدلها با اجزاء مربوطه، مرتبط و نهایتا مدل دینامیکی سیستم انتقال قدرت بدست آورده شده است . شبیه سازی کامپیوتری یان زیر مدلها، با استفاده از نرم افزار delphi صورت گرفته و نتایج حاصله از شبیه سازی عملکرد برای یک نمونه خودرو اررائه گردیده است .

در این پروژه از یک مدل کامل غیرخطی خودرو با استفاده از کنترلر غیرخطی فازی برای بررسی و مقایسه دقیق راحتی سفر و خوش فرمانی بین سیستمهای تعلیق غیرفعال، فعال کامل، فعال محدود، نیمه فعال قطعی و وصلی و نیمه فعال پیوسته برای انواع تحریکهای اتفاقی و bump استفاده شده است . و مدلسازی به گونه ای انجام شده است که چهار چرخ خودرو قابلیت جدا شدن از سطح جاده را داشته باشند.

طراحان موتورهای توربین گاز تمایل زیادی برای به کارگیری کمپرسورهای محوری نسبت فشار بالاتر برای طبقات کمپرسور دارند، لکن بروز ناپایداریهای جریان در کمپرسور از مهمترین عوامل محدودکننده نسبت فشار کمپرسور می باشد. در این رابطه شناخت ناپایداریهای آیرودینامیکی می تواند به بهبود دامنه عملکرد کمپرسورهای محوری و رفع موانع رسیدن طراحان به خواسته هایشان کمک نماید. تحقیقات صورت گرفته در این زمینه شامل دو بخش تخمین نقطه شروع ناپایداری در کمپرسور و تعیین رفتار کمپرسور در پس از نقطه ناپایداری می باشد. این مطالعات در سالهای اخیر به منظور ارائه روشهایی برای به تاخیر انداختن و یا کنترل ناپایداریها طراوت بیشتری پیدا نموده است . روشهایی که جهت کنترل ناپایداریها ارائه گردیده است به دو دسته کنترل فعال و کنترل غیرفعال (یا کنترل دینامیکی) دسته بندی می شوند و در حال حاضر سهم زیادی از تحقیقات مربوط به ناپایداریها در کمپرسور را به خود اختصاص داده اند. در این پروژه، ابتدا به معرفی انواع ناپایداریهای آیرودینامیکی (شامل واماندگی و سرج) و اثرات آن در کمپرسورهای جریان محوری پرداخته و آنگاه مدلهای ریاضی و روشهای تجربی که تاکنون به منظور بررسی این ناپایداری ها ارائه گردیده معرفی شده است . پس از آن یک روش ابتکاری جدید جهت کنترل دینامیکی سرج در کمپرسور جریان محوری ارائه شده است . در این روش ابتکاری محفظه های حجمی، به طبقات کمپرسور متصل می گردد. برای بررسی روش ابتکاری ارائه شده، بر پایه یک مدل طبقه به طبقه، یک برنامه شبیه سازی برای تخمین نقطه سرج تهیه گردیده و نقطه سرج کمپرسور برای هر دو حالت با محفظه متصله و بدون محفظه متصله بدست آورده شد. نتایج حاصل از شبیه سازی یک کمپرسور جریان محوری هفت طبقه نشان می دهد که روش ابتکاری ارائه شده موثر بوده و می تواند نقطه سرج کمپرسور را به تعویق انداخته و دامنه عملکرد کمپرسور را بهبود دهد.

شبیه سازی سیستم کنترل سوخت موتورهای جت به کمک کامپیوتر مطالعه و پیش بینی عملکرد موتور در شرایط گذرا و بهینه سازی آنرا میسر می سازد. مطالعه رفتار سیستم کنترل سوخت بعلت محدودیهای عملکرد موتورهای جت ضروری می باشد. این محدودیت ها، ناشی از محدودیت های مواد در مقابل تنش های مکانیکی و تنش های حرارتی، به ترتیب حاصل از سرعت دورانی بالای موتور و دمای بالای گاز در ورود به توربین می باشد. ناپایداری موتور به دلیل وقوع پدیده سرج (surge) در کمپرسور نیز از دیگر محدودیتهای عملکرد موتور می باشد. با توجه به عدم توانایی خلبان هواپیما در تنظیم کلیه پارامترها در شرایط مختلف پروازی، این وظیفه بر عهده سیستم کنترل سوخت موتور می باشد و شبیه سازی سیستم کنترل سوخت موتور توربوجت امکان مطالعه رفتار موتور و نحوه کنترل آنرا میسر می سازد. در این مقاله، معادلات ریاضی لازم برای مدل سازی سیستم کنترل سوخت موتور توربوجت ارائه گردیده و با استفاده از جعبه ابزار simulink نرم افزارmatlab رفتار حالت گذاری موتور شبیه سازی گردیده است . آنگاه با در نظر گرفتن روشهای مختلف کنترل سوخت و با فیدبک نسبت فشار کمپرسور، تغییر پاسخ گذاری موتور همراه با عمل گازدادن (throttling) و با توجه به محدودیتهای موتور مورد بررسی قرار گرفته است .

پیش بینی عملکرد موتورهای هوایی در اولین مرحله طراحی برای طراحان و سازندگان این موتورها از اهمیت بسزایی برخوردار است . بعلاوه عملکرد موتور در نظر گرفته شده برای استفاده در یک هواپیمای بخصوص برای سازندگان و طراحان هواپیما نیز ضروری می باشد. پیش بینی عملکرد موتورهای جت بوسیله تخمین پارامترهای عملکرد موتور (از قبیل مصرف ویژه سوخت ، ترست و راندمان) با در نظر گرفتن محدودیتهای طرح (ماکزیمم دمای ورودی به توربین، نسبت فشار کمپرسور، راندمان اجزاء و ...) و شرایط پروازی (ارتفاع پرواز و عدد ماخ) صورت می گیرد. اطلاعات مربوط به عملکرد موتور در نقطه طراحی برای بررسی عملکرد موتور در محدوده وسیعی از شرایط کاری خارج از نقطه طرح نیز مورد استفاده قرار می گیرد. تا کنون روشهای بکار گرفته شده برای پیش بینی عملکرد موتورهای جت محدود به مدل سطح یک (component engine approach) بوده است ، در این روش هر یک از اجزاء موتور را به عنوان یک المان در نظر گرفته و تحلیل ترمودینامیکی جریان را بر اساس این مدل انجام می دهند. در این پروژه مدلسازی در سطح دو (detailed approach) برای کمپرسور ارائه گردیده است . در این روش برخلاف روشهای قبل، هر یک از طبقات کمپرسور به عنوان یک المان در نظر گرفته شده و پارامترهای هر طبقه در نهایت با در نظر گرفتن افتهای ردیف پره به صورت راندمان طبقات وارد مجموعه معادلات موتور می گردد. این تحلیل برمبنای هندسه و شرایط نقطه طراحی و مدل یک بعدی جریان صورت می گیرد و سیکل بهینه شده ای را بر اساس مشخصات مراحل کمپرسور نتیجه می دهد. اصطلاحا" به این روش تحلیل مرحله به مرحله (row-by-row) اطلاق می شود. در انتها ضمن ارائه نتایج روش فوق، نتایج حاصله برای طراحی و تحلیل عملکرد موتور توربوجت با روشهای معمول مقایسه شده است .

ار اهداف بسیار مهم در مهندسی خودرو ، بهبود مصرف سوخت وکاهش آلاینده ها می باشند. خودروهای هیبرید به عنوان راه حلی برای رسیدن به این اهداف مطرح شده اند. در یک زنجیره قدرت هیبرید دو نوع محرکه احتراقی و الکتریکی به منظور بدست آوردن نتایجی که با یک زنجیره قدرت تک محرکه بدست نمی آید ، با هم ترکیب می شوند. از آنجائیکه تجربه عملی کار با این سیستم ها کم است و سخت افزارهای آنها نیز گرانقیمت می باشند، استفاده از مدلسازی ریاضی و تکنیک های شبیه سازی به منظور بررسی طرحهای اولیه بسیار مناسب می باشد. توسعه خودروهای هیبرید الکتریکی مستلزم تصمیم گیری در مورد انتخاب بهترین ساختار و بهترین ترکیب اجزا می باشد. با استفاده از آنالیز سیستم به کمک ابزارهای موثر مدلسازی کامپیوتری می توان به مطالعات مصالحه بین انتخابهای مختلف سیستم پرداخت. مدل های کامپیوتری تصمیم گیری در مورد مشخصات انتخاب های مختلف را تسهیل بخشیده و به تدوین اهداف مهندسی برای ساخت و تست اتومبیل های نمونه کمک می کنند.مشخصات مورد نیاز در طراحی خودروهای هیبرید را می توان در دو دسته جای داد. دسته اول مشخصات خودرو براساس مسایل زیست محیطی تعیین شده که مهمترین آنها آلاینده های خودرو می باشد . طراحی استراتژی کنترلی نقش اصلی را در تولید میزان آلاینده ها ایفا می کند. وظیفه سیستم کنترلی تطبیق زنجیره قدرت با شرایط رانش است . به بیان دیگر استراتژی کنترلی در هر لحظه ، براساس تقاضای بار جاده ، نقاط کاری موتور احتراقی و الکتریکی را تعیین می کند.دسته دوم مشخصات مورد تقاضای مصرف کننده هستند. این مشخصات شامل عملکرد شتابگیری ، ماگزیمم سرعت شیب پیمایی و مصرف اقتصادی سوخت خودرو می باشند. رسیدن به مشخصات عملکردی مطلوب و مصرف سوخت اساسا در گرو اندازه بندی بهینه اجزا خودرو می باشد. برای نمونه اجزا یک خودروی هیبرید موازی شامل موتور الکتریکی ، موتور احتراقی ، باتری و سیستم انتقال قدرت می باشد که در واقع سخت افزار خودروی هیبرید را تشکیل می دهند.

در این پایان نامه قابلیت استفاده از تکنولوژی ‏‎cad/cam‎‏ در ساخت پره کمپرسور جریان محوری با پیچیدگی خاص سطوح مورد بررسی قرار گرفته است.جهت نیل به این اهداف ، روش مهندسی معکوس برگزیده شده و پس از انتخاب پره نمونه از ردیف اول کمپرسور ، جهت دستیابی به داده های هندسی از دستگاه اندازه گیری سه بعدی مختصات استفاده شده است. درنهایت نتایج قابل قبولی بدست آمد.