مدل سازی، تحلیل دینامیکی و بهینه سازی مخزن سوخت لکوموتیو er 24

چکیده در این پژوهش انواع مختلف روش های تحلیل مخازن سوخت بررسی شده است و پس از مقایسه مزایا و معایب هر یک از آنها، مخزن سوخت لکوموتیو er 24 به عنوان یک مدل واقعی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل هندسی این مخزن بر اساس نقشه های موجود در شرکت لکوموتیو سازی مپنا به کمک نرم افزار solidworks ایجاد شده است تا در ادامه به کمک نرم افزار ansys تحلیل های اجزاء محدود مورد نظر روی آن صورت گیرد. این مخزن به دو روش مورد تحلیل اجزاء محدود قرار گرفته است. در روش اول برای بارگذاری مخزن از منحنی سرعت-زمان استاندارد لکوموتیو در زمان توقف استفاده شده است. همچنین در این حالت مخزن سوخت شامل 80% سوخت و 20% هوا در نظر گرفته شده است. در ادامه پس از حل معادلات سیالاتی حاکم بر جریان های دوفاز، فشار بیشینه بر روی دیواره های مخزن سوخت حاصل شده است. در روش دوم نیز برای بارگذاری مخرن، از بارگذاری توصیه شده در استانداردهای ایمنی مثل din en 12663 استفاده شده است. با مقایسه نتایج حاصل از هر دو روش، مشاهده شده است که بارگذاری های توصیه شده در استانداردهای ایمنی، تنش های بزرگتری را در بدنه مخزن ایجاد می کنند. در ادامه پس از شناسایی نواحی بحرانی مخزن از نظر میزان تنش، بهینه سازی آن مورد نظر قرار گرفته است. برای این منظور با توجه به پیچیدگی هندسه و همچنین بزرگی ابعاد مخزن، متغیرهای بهینه سازی به ویژگی های هندسی صفحات جاذب داخلی آن محدود شده اند. یعنی با تغییر چیدمان داخلی مخزن، به کمک تغییر ضخامت، زاویه خم، شعاع سوراخ و همچنین تعداد صفحات جاذب؛ آرایش بهینه صفحات جاذب به منظور کاهش وزن و همچنین کاهش هزینه ساخت صفحات جاذب مورد جستجو قرار گرفته است. به دلیل گستردگی فضای حل و همچنین عدم دسترسی به یک رابطه تحلیلی برای محاسبه تنش در مخزن، استفاده از الگوریتم های تکاملی در فرآیند بهینه سازی مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور از الگوریتم ژنتیک چند هدفه غیر مغلوب (nsga-ii) در کنار شبکه های عصبی مصنوعی (anns) به عنوان ابزاری قدرتمند در تقریب توابع هدف و قیود استفاده شده است. در نهایت پس از انتخاب یکی از اعضای مجموعه جواب نهایی و مقایسه آن با طرح اولیه مخزن سوخت، مشاهده شده است که مخزن بهینه علاوه بر اینکه تمامی شرایط مورد نظر در استانداردهای ایمنی را برآورده می سازد، حدود 39% وزن کمتر و همچنین 73% هزینه ساخت کمتری نیز دارد. واژگان کلیدی: مخزن سوخت، صفحات جاذب، تلاطم، تحلیل اجزاء محدود، شبکه های عصبی، بهینه سازی و ... .