بهینهسازی هندسه المانهای حرارتی ژانگسترم نیروگاهی با استفاده از توابع متعامد گسسته و روش الحاقی

هدف این مقاله، بهینه‌سازی پروفیل المان CU ژانگسترم نیروگاهی به منظور افزایش کارایی و کاهش افت فشار و کمینه قیمت می‌باشد. در روش پیشنهادی ابتدا مساله مستقیم به صورت سه‌بعدی مدل و سپس مدل مورد نظر شبیه‌سازی شده‌است. جهت بهینه‌سازی مساله با استفاده از توابع متعامد پارامترهای هندسه‌ مساله تبدیل به بردار ضرایب مجهول و در نهایت با استفاده از روش الحاقی مقادیر بهینه‌ ضرایب هندسی، زاویه‌ قرارگیری صفحات و سرعت به دست آمده‌است. تابع هدف بر اساس بیشینه‌ عدد ناسلت، کمینه ضریب افت فشار و کمینه قیمت تعریف شده و براساس آنها، پارامترهای طراحی تعیین شده‌اند. براین اساس با زاویه‌ بین صفحات 20 و 70 درجه برای اعداد رینولدز مختلف ضرایب بهینه پروفیل تعیین و همچنین چگونگی تغییر ضرایب با نسبت اهمیت انتقال حرارت به افت فشار بررسی شده‌است. نتایج نشان می‌دهد که برای حالتی که کمتر بودن افت فشار از اهمیت بیشتری برخوردار باشد، عددهای رینولدز پایین‌تر و زاویه‌های کوچکتر و در حالتی که انتقال حرارت از اهمیت بیشتری برخوردار باشد، اعداد رینولدز و زاویه‌های بزرگتر کارایی بهتری دارند. همچنین برای حالتی که انتقال حرارت اهمیت بیشتری نسبت به افت فشار داشته باشد، با افزایش عدد رینولدز و بیشتر شدن زاویه‌ بین صفحات تابع هدف بزرگتر می‌شود. به ازای زوایای حدود 70 درجه و عدد رینولدز حدود 8000 ماکسیمم تابع هدف بدست می‌آید. در زوایای بیشتر از 70 و عدد رینولدز‌های بزرگتر از 8000 با اینکه ضریب انتقال حرارت نیز بزرگ‌تر می‌شود ولی جریان دستخوش افت فشار سنگینی می‌شود، که همین عامل باعث کمتر شدن تابع هدف می‌گردد.