بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
بهینه سازی ایرفویل دوبعدی برای پره های چرخان هلیکوپتر و توربین بادی
اسلاید 2 :
ایرفویل مقطعی است دوبعدی که در هندسههایی نظیر بال هواپیما، پره های هلیکوپتر و پرههای توربین بادی یا گازی استفاده میگردد. برای یک هلیکوپتر و یا یک توربین بادی مشخص، شکل ایرفویل های استفاده شده در پره آن ها بیشترین نقش را در عملکرد و بازده آیرودینامیکی آن ها ایفا می کند. بنابراین طراحی بهینه هندسه ایرفویل جهت ایجاد عملکردی با راندمان بالاتر اجتنابناپذیر است.
در این پروژه فرآیند کامل بهینه سازی یک ایرفویل از ابتدا تا انتها پیاده سازی شده است.
یکی از مهم ترین چالش ها در مقوله طراحی و بهینه سازی شکل ایرفویل و به تبع آن شکل پره اجسام هوافضایی، آن است که بتوان شکل ایرفویل را با استفاده از مناسب ترین پارامترها و تابع های صریح یا غیر صریح توصیف کرد.
یک روش پارامتری سازی ایده آل باید بتواند هم سطح انعطاف پذیری بالایی داشته باشد و هم در عین حال تا حد ممکن تعداد متغیرهای طراحی را کاهش دهد و به علاوه از لحاظ فیزیکی نیز متغیرهای با معنی و قابل درکی داشته باشد.
اسلاید 3 :
یک روش پارامتری سازی خوب و مناسب باید دارای ویژگی های زیر باشد:
باید انعطاف پذیری بالایی برای پوشش دادن حل بهینه در فضای طراحی داشته باشد.
باید تا حد امکان تعداد متغیرهای مسئله کم باشد.
باید تا حد امکان بتواند انحناهای هندسه را توصیف و به هندسه واقعی نزدیک باشد.
باید بتواند رِنج وسیعی از ایرفویل های موجود را توصیف نماید.
پارامترها باید تا حد امکان برای فرموله کردن فضای طراحی و قید گذاری در بهینه سازی ساده باشد.
. بنابراین یک شیوه جدید که روش انتفال تابع کلاس/ تابع شکل نامیده می شود مورد استفاده قرار گرفته است.
روش پارامتری سازی
اسلاید 4 :
تابع کلاس
N1=0.5 , N2 = 1 برای ایرفویل با لبه گِرد
تابع شکل
فرمول روش CST
روش پارامتری سازی
اسلاید 5 :
چگونگی انتقال هندسی یک ایرفویل به فضای تابع شکل
با این کار شکل ایرفویل به یک شکل ساده و البته تحلیلی تبدیل می شود و
به علاوه تابع شکل به خوبی پارامترهای هندسی ایرفویل را نمایندگی می کند و
امکان کنترل بر آنها را فراهم می آورد که از مزایای این روش است.
روش پارامتری سازی
اسلاید 6 :
متغیرهای تابع شکل از لحاظ فیزیکی با معنی و قابل درک هستندو به علاوه
همه اجزا و مشخصات آیرودینامیکی ایرفویل را به خوبی توصیف می نماید.
روش پارامتری سازی
اسلاید 7 :
چند جمله ای های بِرن اشتاین دارای خواص ویژه ای از جمله واحد بودن جمع تمامی جملات آن و همچنین پایداری عددی بیشتر نسبت به چند جمله ای ها هستند و درنتیجه معمولا از این چند جمله ای ها برای بیان تابع شکل استفاده می شود.
روش پارامتری سازی
اسلاید 8 :
انتخاب الگوریتم مناسب بهینه سازی یکی از موارد مهم در بهینه سازی است که بستگی به طبیعت مسأله و مشخصات فضای طراحی دارد. انتخاب الگوریتم بهینه سازی در بهینه سازی مسائل مهندسی مختلف از جمله بهینه سازی در اجسام هوافضایی همچون ایرفویل، بال هواهپیما و پره بالگرد و توربین های بادی، نقشی محوری دارد چرا که نتیجه نهایی وابسته به دقت الگوریتم مورد استفاده و حساسیت آن به مینیمم های محلی است.
الگوریتم بهینه سازی
الگوریتم های گرادیانی زمانی که تعداد پارامتر ها زیاد بوده یا زمان محاسبه تابع هدف طولانی باشد و یا در شرایطی همچون ناپیوستگی در فضای حل و مشتق ناپذیری تابع هدف و . با مشکل مواجه می شوند.
اسلاید 9 :
الگوریتم های غیر گرادیانی از مقادیر توابع به جای ارزیابی مشتقات استفاده می نمایند که این نکته باعث می شود که حتی در مسائلی که تابع هدف پیوسته یا مشتق پذیر نیست نیز قادر به جستجوی بهینه باشند. به علاوه این الگوریتم ها قابلیت بهینه سازی چندین تابع هدف را به صورت هم زمان دارا می باشند و به دلیل اینکه از چندین نقطه در کل میدان حل نمونه گیری تصادفی انجام می دهند نقطه مینیمم مطلق را پیدا می کنند. از جمله مهم ترین این الگوریتم ها، الگوریتم ازدحام یا انبوه ذرات (PSO) است که در سال های اخیر به دلیل قدرت و کارایی این روش، توجه ویژه ای به آن شده است.
الگوریتم بهینه سازی
اسلاید 10 :
هر ذره در الگوریتم بهینه¬سازی انبوه ذرات از سه بردار d بعدی تشکیل شده است که d بعد فضای جستجو میباشد. برای ذره iاُم اين سه بردار عبارتند از:
1- موقعيت فعلي ذره
2- سرعت حرکت ذره
3- بهترین موقعیت تجربه شده ذره
4- بهترین موقیت پیدا شده توسط همه ذرات
اسلاید 12 :
پس از پارامتری شدن هندسه نوبت به حل جریان حول ایرفویل و محاسبه ضرایب آیرودینامیکی می رسد. در این پروژه در هر تکرار فرآیند بهینه سازی، شبکه بندی حول هندسه جدید ساخته شده توسط یک کد مخصوص نوشته شده به روزرسانی شده و با حل معادلات اساسی جریان سیال توسط یک کد حلگر نوشته شده به روش دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) با در نظر گرفتن جریان Invisid ، جواب نهایی با خواسته های مسأله مقایسه می گردد تا به هندسه دلخواه برسیم.
حل جریان حول ایرفویل
اسلاید 13 :
بهینه سازی ایرفویل NACA0012
ایرفویل NACA0012 که در پره های هلیکوپتر بسیار پرکاربرد است
مقادیر ضرایب آیرودینامیکی مربوط به ایرفویل اولیه NACA0012 و ایرفویل بهینه شده با در نظر گرفتن Cd/Cl به عنوان تابع هدف
Minimizing Cd/Cl:
شرایط اولیه و قیود بهینه سازی
اسلاید 14 :
مقایسه هندسه ایرفویل اولیه NACA0012 و ا
یرفویل بهینه شده با در نظر گرفتن Cd/Cl به عنوان تابع هدف
مقایسه نمودار ضریب فشار ایرفویل اولیه NACA0012 و ا
یرفویل بهینه شده با در نظر گرفتن Cd/Cl به عنوان تابع هدف
اسلاید 15 :
کانتورهای سرعت(ماخ)، فشار، چگالی، جریان حول ایرفویل اولیه NACA0012 و ایرفویل بهینه شده با در نظر گرفتن Cd/Cl به عنوان تابع هدف
اسلاید 16 :
مقادیر ضرایب آیرودینامیکی مربوط به ایرفویل اولیه NACA0012 و ایرفویل بهینه شده با در نظر گرفتن Cl به عنوان تابع هدف
Maximizing Cl:
: مقایسه هندسه ایرفویل اولیه NACA0012 و
ایرفویل بهینه شده با در نظر گرفتن Cl به عنوان تابع هدف
اسلاید 17 :
مقایسه نمودار ضریب فشار ایرفویل اولیه NACA0012 و
ایرفویل بهینه شده با در نظر گرفتن Cl به عنوان تابع هدف
اسلاید 18 :
کانتورهای سرعت(ماخ)، فشار، چگالی، جریان حول ایرفویل اولیه NACA0012 و ایرفویل بهینه شده با در نظر گرفتن Cl به عنوان تابع هدف
اسلاید 19 :
بهینه سازی ایرفویلS809
ایرفویل S809 در توربین های بادی به خصوص توربین بادی NREL phaseVI به کار می رود
شرایط اولیه و قیود بهینه سازی
مقادیر ضرایب آیرودینامیکی مربوط به ایرفویل اولیه S809 و ایرفویل بهینه شده با در نظر گرفتن Cd/Cl به عنوان تابع هدف
اسلاید 20 :
مقایسه هندسه ایرفویل و نمودار ضریب فشار اولیه S809 و ایرفویل بهینه شده با در نظر گرفتن Cd/Cl به عنوان
تابع هدف
نمودار همگرایی ذرات در فرآیند بهینه سازی به روش PSO
