بهینه سازی ترمودینامیکی موتور توربوجت با پس سوز توسط الگوریتم ژنتیک چند هدفه

بهینه سازی در حل مسائل پیچیده و واقعی مهندسی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، این بهینه سازی به طور معمول می تواند با استفاده از قیود نامساوی یک تابع با چندین متغیر را مینیمم یا ماکزیمم سازد. به طور کلی فرآیند بهینه سازی به صورت پیدا کردن یک مجموعه از مقادیر برای یک بردار طراحی تعریف می گردد، که منجر به پیدا شدن یک مقدار بهینه از یک تابع هدف می شود. در مسائل بهینه سازی چند هدفه، چندین تابع هدف وجود دارد که باید به صورت گروهی و همزمان بهینه گردند. در هواپیماهای جنگنده برای داشتن سرعتهای مافوق صوت، بایستی بر یک نیروی درگ شدید که در نزدیکی سرعت صوت اتفاق می افتد غلبه کرد. یک روش ساده برای فراهم نمودن نیروی رانش مورد نیاز برای غلبه بر این نیروی درگ، اضافه نمودن یک پس سوز به هسته موتور توربوجت می باشد. در توربوجت های معمولی هنگامی که گازهای خروجی از موتور خارج می شود، هنوز مقداری اکسیژن و سوخت مصرف نشده وجود دارد که در قسمت پس سوز با مشتعل ساختن دوباره این گازها و افزودن مقداری سوخت اضافه به آن، نیروی رانش را به طور قابل توجهی افزایش می دهند. مزیت استفاده از پس سوز افزایش نیروی رانش و عیب آن نیز مصرف بالای سوخت می-باشد، که این امر موجب استفاده کوتاه مدت از این وسیله در موتور توربوجت شده است. اصطلاحا گفته می شود، زمانی که پس سوز روشن است موتور در حالت تر و زمانی که خاموش است در حالت خشک کار می کند. در اینجا بهینه سازی ترمودینامیکی موتورهای توربوجت با پس سوز، با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه و بر اساس مرتب سازی غیر برتر انجام شده است. نیروی جلوبرنده ویژه، مصرف ویژه سوخت، بازده حرارتی و بازده رانشی به عنوان توابع هدف و عدد ماخ، نسبت فشار کمپرسور، دمای ورودی توربین و دمای خروجی پس سوز نیز به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده اند. از الگوریتم فوق ابتدا برای بهینه سازی ترکیب های دوتایی از این توابع هدف و سپس برای بهینه سازی چهار تابع هدف همزمان استفاده گردیده است. نتایج نشان می دهد که جوابهایی که در حالت دو هدفی بدست می آیند، مرز جوابهای حاصل از بهینه سازی چهار هدفی می باشند، بنابراین بهینه سازی چهار هدفی، جوابهای بهینه ترمودینامیکی گسترده تری را از موتور توربوجت با پس سوز در اختیار طراح قرار می دهد.