طراحی بهینه ی پروفیل قسمت واگرای یک نازل فرامنبسط با استفاده از هوش مصنوعی

Abstract

مقاله حاضر به طراحی بهینه کانتور یا پروفیل قسمت واگرای یک نازل مافوق‌صوت فرامنبسط به‌منظور دست‌یابی به بیشینه نیروی پیشران ممکن در عین حفظ طول و نسبت مساحت خروجی به گلوگاه نازل می‌پردازد. برای این کار، یک ابزار کارآمد و مطمئن با ترکیب دینامیک سیالات محاسباتی و هوش مصنوعی توسعه داده شده است. در ابتدا، پروفیل مرجع با یک روش ابتکاری و با استفاده از برازش یک بی اسپلاین درجه سوم مدل‌سازی شده و سپس با تغییر نقاط شکست این پروفیل، مجموعه‌ای از پروفیل‌های ممکن تولید شده است. این مجموعه از پروفیل‌ها توسط دینامیک سیالات محاسباتی تحلیل گردیده است. سپس، از هندسه نازل به همراه نیروی پیشران حاصل از پروفیل‌ها برای آموزش شبکه عصبی مصنوعی بهره برده شده است. پس از آن، با به‌کارگیری الگوریتم ژنتیک پروفیل بهینه به‌دست آمد. پیش‌بینی الگوریتم هوش مصنوعی برای نیروی پیشران نازل بهینه با مقدار به‌دست آمده از شبیه‌سازی عددی مقایسه شده که اعتبار رویکرد حاضر را نشان می‌دهد. مقایسه بین پروفیل مرجع و پروفیل بهینه برای نسبت فشار 14، نشان دهنده افزایش 36 درصدی نیروی پیشران و افزایش 138 درصدی ضریب بازیافت فشار سکون است. مقایسه نازل‌ها در شرایط عملیاتی خارج از نقطه طراحی نشان داد که عملکرد نازل بهینه تا نسبت فشار 30 بهتر از نازل مرجع است؛ اما با عبور نسبت فشار نازل از 30، به‌کارگیری نازل بهینه به‌جای نازل مرجع هیچ‌گونه اولویتی ندارد.

Keywords

• نازل همگرا-واگرا
• بهینه‌سازی
• شبکه عصبی مصنوعی
• الگوریتم ژنتیک
• پروفیل نازل
• جدایش جریان