از جمله عوامل موثر در میزان توان خروجی توربین گاز، دمای محیط است. زیرا افزایش دمای محیط باعث کاهش چگالی هوا و در نتیجه کاهش دبی جرمی هوای ورودی به کمپرسور می شود. از طرفی توان تولیدی رابطه مستقیم با دبی جرمی داشته، بنابر این با کاهش دبی جرمی ورودی، توان تولیدی هم کاهش می یابد، بنابر این اگر بتوان هوای ورودی به توربین کاز را بطریقی خنک کاری نمود،می توان مساله کاهش توان را بر طرف نمود. در این پروژه ابتدا انواع روش های خنک کاری هوای ورودی به توربین گازی بیان شده و قابلیت جایگاه استفاده هر یک تشریح گردیده است. از آنجا که هدف اصلی در این پروژه بررسی سیستم خنک کاری هوای ورودی به کمک ذخیره سلزی سرمایش است، این روش بیشتر کاملتر توضیح و سپس مدلسازی گشته است. همچنین اجزاء مختلف توربین گاز هم مدلسازی شده و در نهایت با کوبل نمودن آن ها مدلسازی سیکل توربین گاز با خنک کاری هوای ورودی به کمک ذخیره سازی سرمایش بدست آمده است. نتیجه این مدل برای یک نوع توربین خاص (توربین های گاز واقع در ایستگاه تقویت فشار گاز نیزار قم) بررسی گشته و اثر خنک کاری هوای ورودی بر روی پارامترهای مختلف سیکل مشاهده شده است. از آنجاکه سیستم های ذخیره سازی سرمایش شامل ذخیره سازی آب سرد و یخ می باشند. این دو روش با هم بررسی شده و با ارزیابی فنی و اقتصادی، روش ذخیره سازی اب سرد به عنوان روش بهینه انتخاب شده است. به عنوان مطالعه موردی نتایج سیستم بهینه برای توربین گاز مورد نظر ارایه شده است.

این پروژه که موازی سازی یک کد با قابلیت حل عددی جریان ارام /آشفته پایا/ناپایا و غیر قابل تراکم است حرکتی در جهت پیشرفت و ارتقای کدهای موجود و استفاده از حداکثر توانایی آنها می باشد موازی سازی که به روش انتقال پیام با کتابخانه mpi انجام و مسایلی جهت بررسی راندمان کد تولیدی اجرا شده است که همگی شناخته شده ترین مسایل cfd به عنوان نمونه هایی در پدیده های مختلف هستند. در اجرای موازی علاوه بر رابطه راندمان و تعداد پردازشگرهای فعال چگونگی تقسیم منطقه بر راندمان بررسی شد. به طور کلی کاهش زمان و افزایش speed up با افزایش تعداد پردازشگرها کاملا واضح و مطابق با پیش بینی است. در مسایلی تعداد بهینه برای پردازشگرها به دست آمد که تعداد بیشتر منجر ب کاهش speedup می شد. تفاوت رفتار جریان آرام وآشفته نیز نسبت به موازی سازی بررسی گردید. این پروژه نشان می دهد که در تفکیک منطقه نه تنها اصل حداقل ارتباط بلکه فیزیک مساله نیز شدید باید مورد توجه قرار گیرد کما انیکه ممکن است فیزیک مساله سرعت بیشتر را با تفکیک منطقه ای که ارتباط بیشتری دارد تحمیل کند. فصل یک مقدمه ای کلی در رابطه با پردازش موازی و تاریخچه آن و رویکرد امروزی ان و فصل دوم آشنایی با مبانی و اصصلاحات پردازش موازی و سخت افزار ونرم افزار هستند. در فصل سوم معادلات حاکم بر فیزیک مسایل سیالاتی و چگونگی گسسته سازی آنها در این کد آورده شده اند فصل چهارم اختصاص یافته است به چگونگی موازی سازی و مسایل حل شده با کد تولید شده فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادات ارایه شده اند در نهایت مراجع اصلی این پایان نامه آورده شده اند

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

توربین های گازی بعنوان سیستم های تولید قدرت در اشل صنعتی در کشورهای جهان از جایگاه ویژه ای برخوردارند. مسئله اثرات زیست محیطی محصولات احتراق این توربینها از بحث های روز مورد توجه در اشل تحقیقاتی و صنعتی می باشد. روشهای کاهش آلودگی بخصوص nox مسئله اصلی مورد مطالعه در تحقیق می باشد. در این تحقیق در ابتدا بمنظور آگاهی از محصولات احتراق تحت شرایط کاری مختلف به مدلسازی احتراق پرداخته ایم . احتراق با استفاده از تقریب تعادل شیمیایی هیدروکربنها مدل شده است . بنابراین دمای آدیاباتیک شعله و غلظت محصولات احتراق از یک زیربرنامه محاسبه می شود. بعداز این مرحله آشنایی با مکانیسمهای تشکیل no صورت می گیرد. no حرارتی و موجود مورد بررسی و مدلسازی قرار می گیرند و فرض براین است که احتراق در حالت استوکیومتریک رخ می دهد. no حرارتی براساس مکانیسم زلدویچ پیشرفته و no موجود بر اساس فرمولهای تجربی مدلسازی می شوند. مکانیسم حرارتی شدیدا"به دمای شعله وابسته است و مقدار زیادی از no تولیدشده در سیستمهای احتراق حاصل از این مکانیسم است . لذا یکی از راههایی که شدیدا"می توان باعث کاهش no در سیستمهای احتراق شد روش کاهش دمای شعله می باشد. این امر توسط راههای متفاوتی صورت می گیرد که یکی از آنها تزریق آب بدرون محفظه احتراق می باشد. آب تزریق شده بمانند یک چاه حرارتی عمل می کندو حرارت احتراق صرف تبخیر و فوق داغ شدن بخار آن می شود و در نهایت از افزایش بی رویه دمای شعله جلوگیری می کند. مدل تزریق آب برای یک محفظه احتراق لوله ای حلقوی صورت گرفته است و تاثیر آن بر روی مقدار تولید no تحت شرایط کاری مختلف مورد بررسی قرار گرفته است .

روشهای پانلی (panel method) از بین سایر روشهای محاسبه خصوصیات جریان سیال حول یک جسم، روشهای سریع، کارآمد و مناسبی هستندبر مبنای این روشها، نرم افزارهای متعددی نوشته شده اند که از میان آنها می توان به cmarc ، quadpan ، vsaero ، usaero و ... اشاره کرد. آنچه که در این تحقیق می آید محاسبه ضرایب آیرودینامیکی هواپیمای چهارنفره و تمام کامپوزیت فجر- 3 به کمک نرم افزار cmarc می باشد. پاسخهای به دست آمده با نتایج تجربی مقایسه شده و از دقت خوبی برخوردارند.

طراحی پروفیل پره های یک توربوماشین وابسته به تحلیل میدان جریان سیال در بین پره ها می باشد. در این پروژه حل معادلات مربوط به جریان سیال دو بعدی لزج قابل تراکم بین پره های کمپرسور ارائه شده است . معادلات حاکم با استفاده از روش حجم محدود مرکز سلولی گسسته شده و از انتگرال گیری صریح در زمان استفاده شده است . شارهای غیرلزج از روش جریان بالادست مبتنی بر تجزیه تقاضلی دبی که توسط roe ارائه شده تقریب زده شده اند. برای بالا بردن دقت از روش muscl و برای اجتناب از نوسانات در حل از محدودکننده استفاده شده است . شارهای لزج به کمک حجم کنترل شیفت داده شده و تقریب زده شده اند. برای بررسی نتایج برنامه تهیه شده نخست یک مسئله shock tube حل شده است . سپس جریان سیال غیرلزج در یک کانال با یک نیمه ایرفویل در رژیم های زیر صوت ، صوتی و مافوق صوت و همچنین جریان سیال غیرلزج در بین دو پره مافوق صوت مورد بررسی قرار گرفته است . در تحلیل جریان لزج، یک لایه مرزی آرام روی صفحه تخت مورد بررسی قرار گرفته است . پس از اطمینان از صحت نتایج برنامه، جریان سیال لزج در بین دو پره کمپرسور زیر صوت تحلیل شده و با نتایج تجربی مقایسه شده است .

هدف از انجام این پروژه در ابتدا سعی در معرفی و رسیدن به اصل روش حجم کنترل بر مبنای روش المان محدود (control volume based finite element method) و سپس ارائه یک الگوریتم برای حل یک مسئله انتقال حرارت رسانایی (conduction type problem) در یک هندسه پیچیده توسط این روش و پس از آن نیز ارائه برنامه ای جهت اجرا در رایانه بر مبنای این الگوریتم می باشد. روش حجم کنترل بر مبنای روش المان محدود یا اختصار cvbfem روشی است که نسبت به روش المان محدود و روش حجم کنترل قدمت کمتری دارد و در واقع از آمیختن دو روش مذکور و بسط مبانی ریاضی آنها بوجود آمده است . هدف از ایجاد این روش رسیدن به مزایای دو روش المان محدود و حجم کنترل و رفع معایب آنها می باشد. سازگاری و همچنین کارایی این روش به هنگام برخورد با هندسه های پیچیده مزیتی است که روش cvbfem از روش المان محدود به ارث برده است و نیز اعمال قوانین بقا و سادگی محاسبات مزایایی هستند که این روش از روش حجم کنترل گرفته است . آمیختگی دو روش حجم کنترل و المان محدود در روش cvbfem در واقع باعث رفع معایب این دو روش نیز شده است که از جمله آنها عدم اعمال قوانین بقا و پیچیدگی محاسبات در روش المان محدود و عدم سازگاری مناسب با هندسه های پیچیده و عدم دخالت همه نقاط مجاور یک المان در محاسبه گارمای ورودی به المان در روش حجم کنترل می باشد. در قسمت اول این پروژه پس از بحث پیرامون مبانی ریاضی روش و رسیدن به الگوریتم این روش ، مقایسه مختصر بین روش cvbfem با روش حجم کنترل و المان محدود شده است . سپس به کمک برنامه رایانه ای نوشته شده بر مبنای الگوریتم cvbfem چند میدان دما که دارای جواب تحلیلی می باشند مانند استوانه و مستطیل بدست آمده است که نشان دهنده ئدرسی الگوریتم و برنامه نوشته شده بر مبنای آن است . پس از حل مسائل دارای جواب تئوری چند مسئله دارای میدانهای دمای پایدار ولی با هندسه پیچیده و شرایط مرزی پیچیده توسط برنامه رایانه ای حل شده است که نتایج این قسمت کاملا منطقی به نظر می رسند.

یکی از پدیده های نامطلوب در موتورهای سوخت جامد آنست که این موتورها در حین کار ناگهان دچار نوسان در فشار عملکردی خود می شوند. این پدیده مبین یک جفت شدگی بین پدیده احتراق و آکوستیک محفظه احتراق، شناسایی فرکانسهای تشدید محفظه احتراق می باشد. در کار حاضر سعی شده است فرکانسهای تشدید یک محفظه احتراق با حل عددی معادلات حاکم مورد بررسی قرار گیرد. در فصل اول ابتدا یک معرفی و تاریخچه از ناپایداری احتراق بیان می گردد، فصل دوم ضمن معرفی عوامل موثر در ناپایداری احتراق به بیان جایگاه کار حاضر از دیدگاه کلان در مجموعه فعالیتهای ناپایداری احتراق می پردازد و با ارائه یک الگوریتم روشی را جهت جلوگیری از ناپایداری احتراق پیشنهاد می کند. فصل سوم معادلات حاکم را معرفی و به کمک تئوری اغتشاشات ، معادلات اغتشاشی را که نهاتتا مورد حل قرار می گیرد استخراج می کنند. در فصل چهارم با معرفی روش عددی مناسب برای حل این معادلات ، به حل معادلات با فرض عدم وجود جریان در موتور (آکوستیک کلاسیک) می پردازد، برای چند مورد حل عددی انجام گردید و در مواردی که جواب تحلیلی موجود است حل عددی با تقریب مناسبی جواب لازم را بدست می دهد. در انتهای فصل چهارم ابزار برای شناسایی فرکانسهای تشدید یک محفظه احتراق بصورت تقارن محوری در حالت بودن جریان میانی ایجاد شده است . از آنجا که در یک موتور واقعی همواره میدان جریان و عوامل تاثیر گذارنده آن بر فرکانسهای تشدید محفظه احتراق پرداخته می شود و پارامترهای تاثیرگذار مورد شناسایی قرار می گیرد.

با توجه به قیمت روزافزون سوختهای فسیلی و همچنین آلودگی محیط زیست بهبود مساله احتراق سوخت در نیروگاهها اهمیت خاصی دارد تا علاوه بر صرفه جویی در مصرف ، آلودگی ناشی از آلاینده های مختلف نظیر اکسیدهای نیتروژن و مونواکسیدکربن کاهش یابد. احتراق کامل در بویلرهای نیروگاهی با استفاده از هوای تئوری (ایتوکیومتری) حاصل نمی شود و معمولا مقداری مونواکسیدکربن در محصولات احتراق دیده می شود. با زیاد کردن هوای ورودی یعنی دمیدن هوای اضافی، غلظت مونواکسیدکربن کاهش می یابد اما از طرفی این عمل سبب کاهش راندمان احتراق می شود زیرا بخش قابل ملاحظه ای از انرژی حاصل از احتراق صرف گرم کردن هوای احتراق می گردد که همراه محصولات احتراق از دودکش خارج می شود. در بارهای مختلف مقدار بهینه درصد هوای اضافی متغیر بوده و در هر نیروگاهی بسته به نوع مشعلها، کیفیت اختلاط هوا با سوخت متفاوت است و به صورت تجربی در هر نیروگاهی بدست می آید. اما با توجه به رفتار گذرای سیستم لازم است که یک سیستم کنترل احتراق تغبیه شود. ایجاد این سیستم کنترل خودکار احتراق مستلزم مدلسازی سیستم در حالت دینامیک و در نهایت یافتن تابع تبدیل کلی با ورودی میزان دبی هوا و خروجی مقدار اکسیژن حس شده در سنسور می باشد. در این پایان نامه یک مدل دینامیکی از احتراق برای یافتن پاسخ سیستم (میزان محصولات احتراق) در زمانهای مختلف بازای تغییر زاویه دمپر هوا (یا دبی حجمی هوا) بدست می آید که پس از اصلاح این مدل توسط ضرایبی که از نمونه واقعی بدست می آید می توان یک سیستم کنترل کننده روی آن پیاده سازی نمود.

اصولی که می بایست در روشهای عددی از جمله روش حجم کنترل مورد توجه قرار گیرد تا یک مسئله فیزیکی بطور واقعی مدل سازی گردد عبارت است از: تعیین درست معادلات حاکم بر مسئله، گسسته نمودن معادلات به روابط جبری صحیح و تهیه الگوریتم حل. آز آنجا که در الگوریتم حل چگونگی حفظ پیوستگی میدان و ارضای قانون بقای جرم مورد توجه قرار می گیرد تدوین آن از اهمیت ویژه ای برخودار است . در این پرژوه ابتدا به معرفی معادلات حاکم بر جریان قابل تراکم، مشخصات فیزیکی جریان توربولان و چگونگی مدل سازی آن پرداخته شده است . در ادامه بخشهای مختلف از گسسته کردن معادلات که عبارت است از: انتخاب نوع شبکه، انتگرال گیری وری حجم کنترل، روش خطی کردن و انتخاب تواقع تقریب ، روش حل روابط جبری (روش خط به خط)، شبکه شیفت داده شده مورد مطالعه قرار گرفته است . الگوریتم حلی که عموما برای جریانهای غیر قابل تراکم استفاده می گردید. الگوریتم eimpleمی باشد که در این تحقیق ابتدا چگونگی استخراج آن بررسی گردیده و با توجه به آن یک الگوریتم برای حل جریانهای قابل تراکم بدست آورده شده است و تحت عنوان الگوریتم semple تغییر یافته نام گرفته شده است . بعد از رعایت سه اصل فوق جهت مدل سازی دو جریان غیرقابل تراکم در هندسه های مختلف یک نرم افزار کامپیوتری تهیه شده است که صورت کلی آن برای تمام هندسه ها و جریانها یکی است لیکن برخی از قسمتهای داخلی آن همانند الگوریتم حل و شرایط مرزی با توجه به نوع هندسه و جریان مسئله تغییر می یابد. به وسیله نرم افزار فوق سه تست : جریان بین دو صفحه موازی، عبوری از روی یک پله و از یک صفحه تخت با مشخصات سیال غیر قابل تراکم و نیوتنی روی الگوریتم simple صورت گرفته و نتایج رضایت بخشی بدست آمده است بدینگونه که پروفیل سرعت در مقطعه ای از جریان گسترش یافته بین دو صفحه موازی، طول ناحیه چرخش جریان عبوری از روی پله و پروفیل ضریب اصطکاک موضعی و سرعت جریان روی یک صفحه تخت با مقادیر تحلیلی مقایسه شده است . برای بررسی الگوریتم simple تغییر یافته، پروفیل ضریب اصطکاک موضعی و سرعت جریان قابل تراکم عبوری از روی یک صفحه تحت در دو حالت مورد توجه قرار گرفته است . در حالت اول جریان عبوری آرام با مالخ 0/5 فرض گردیده و جوابهای خوبی بدست آمده است . در حالت دوم جریان توربولان با ماخ 3/7 تست گردیده و نتایج آن قابل قبول بوده است .

معادلات دو بعدی اولر بر روی شبکه تطبیقی بی سازمان حل شده است. برای این منظور ابتدا با استفاده از روش جابجائی اضلاع شبکه بی سازمان با مثلث های دلانی تولید می شود. به کمک روش جریان بالا دست و تکنیک تجزیه تفاضل دبی و همچنین مقادیر متوسط روی معادلات بر روی شبکه تولید شده حل می شوند. در نواحی از میدان که تغییرات خواص شدید است، شبکه بطور خودکار ریز می شود تا دقت جواب ها بالاتر رود. برای نشان دادن نتایج دو نمونه جریان داخلی و خارجی بررسی شده است. جریان داخلی حل شده، جریان درون نازل (موتور موشک) می باشد. جریان با و بدون انجام عمل تطبیق حل شده است. از مقایسه نتایج دو حل فوق با نتایج موجود، مشاهده می شود که با انجام عمل تطبیق دقت جواب ها به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.