ﺑﺮرﺳﯽ ﻋﺪدي ﺗﺮﮐﯿﺐ روشﻫﺎي ﭘﺎراﻣﺘﺮﺳﺎزي ﻫﻨﺪﺳﯽ ﺳﻮﯾﯿﭗ، ﻟﯿﻦ، داﯾﻬﺪرال و ﺧﻢ اﻧﺘﻬﺎﯾﯽ در ﺑﻬﯿﻨﻪﺳﺎزي ﭘﺮهﻫﺎي روﺗﻮر و اﺳﺘﺎﺗﻮر ﯾﮏ ﮐﻤﭙﺮﺳﻮر ﻣﺤﻮري ﮔﺬرﺻﻮﺗي

Numerical investigation of the combination of geometric parameterization methods sweep, lean, dihedral and end bend in the optimization of rotor and stator blades of a transonic axial compressor

پس از طراحي اوليه توربوماشين‌ها، بهينه‌سازي آن‌ها از اهداف اصلي مهندسين اين رشته به شمار مي‌آيد. قدم نخست در انجام بهينه‌ سازي، پارامتر‌سازي متغيرهاي هندسي پره و پياده ‌سازي آن در الگوريتم‌ هاي تصادفي بهينه ‌سازي مي‌باشد. در اين پژوهش، از تركيب روش‌هاي سوييپ، لين، دايهدرال و خم انتهايي، براي پارامترسازي هندسي پره‌ هاي روتور و استاتور يك كمپرسور محوري گذر صوتي يك طبقه استفاده شده است. سپس، بهينه‌ سازي با به‌كارگيري الگوريتم ژنتيك، به همراه شبيه ‌سازي‌هاي عددي به روش حجم محدود در يك بستر خودكار محاسباتي توسعه يافته انجام ‌گرديد. از نتايج بهينه ‌سازي انجام گرفته با استفاده از روش‌هاي پارامترسازي ذكر شده، مي‌توان به تغيير مكان موج ضربه‌اي عمودي به سمت لبه فرار و كاهش شدت موج ضربه ‌اي قوسي در لبه حمله پره‌ هاي روتور و نيز كاهش ناحيه جدايش جريان در استاتور اشاره نمود. اين تغييرات منجر به افزايش بازده آيزنتروپيك به ميزان 3٪ و نسبت فشار كل به ميزان 1٪ در نقطه طرح مي‌گردد. همچنين، كاهش اثر خفگي در جريان و افزايش دبي جرمي نسبت به طراحي اوليه در نتايج بهينه ‌سازي مشاهده مي‌شود. در اين پژوهش، اثر همزمان روش‌هاي پارامترسازي هندسي ذكر شده، بر نتايج بهينه‌ سازي مورد توجه قرار گرفته كه در پژوهش هاي پيشين به اين روش صورت نگرفته است.

After the initial design of turbomachinery, optimization is the main goal of engineers in this field. The first step is to parameterize the geometric variables of the blade shape and the next step is to implement it in stochastic optimization algorithms. In this research, a combination of sweep, lean, dihedral and end bend is used for the parameterization of the rotor and stator blades of a transonic single-stage axial compressor. The genetic algorithm is used in conjunction with numerical simulations, using finite volume method, implemented in an automated multiobjective optimization platform. Amongst the optimization benefits, performed with the aforementioned parameterization methods, is the displacement of the normal shock wave towards the trailing edge and reduction of the intensity of the bow shock wave at the leading edge of the rotor blades and also reduction of the flow separation area in the stator blade, can be pointed out. These changes led to an increase in the isentropic efficiency of the compressor by 3% and in the total pressure ratio by 1%, at the design point. Also, the mass flow rate increased and the choked flow effect was decreased, compared with the initial design. In this research, simultaneous effect of the use of the mentioned geometric parameterization methods on the optimization results is considered, which has not been performed in previous studies