پروژه بهینه سازی ایرفویل دوبعدی برای پره های چرخان هلیکوپتر و توربین بادی با استفاده از نرم افزار فرترن

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 در نرم افزار فرترن ( Fortran ) جهت ایجاد عملکردی با راندمان بالاتر اجتناب‌ناپذیر است. در این برای رسیدن به یک هندسه مناسب برای ایرفویل نیازمند اجرای یک فرآیند بهینه سازی هستیم. در این پروژه در نرم افزار فرترن فرآیند کامل بهینه سازی یک ایرفویل از ابتدا تا انتها پیاده سازی شده است. اولین گام در این راستا ویکی 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. در این پروژه 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. بنابراین یک شیوه جدید که روش انتفال تابع کلاس/ تابع شکل نامیده می شود مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین از روش الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات به عنوان الگوریتم بهینه سازی استفاده شده است که یکی از کاراترین روش ها و مناسبترین آنها برای بهینه سازی ایرفویل است. در نرم‌افزار فرترن ( Fortran ) به علاوه از یک حلگر که به روش دینامیک سیالات محاسباتی با در نظر گرفتن جریان غیرلزج کار می کند برای محاسبه تابع هدف که همان ضرایب آیرودینامیکی ایرفویل هستند استفاده شده است. این فرآیند بهینه سازی برای چندین ایرفویل پرکاربرد در توربین‌های بادی و پره هلیکوپترها در شرایط متناسب با آنها صورت گرفته و نتایج هندسه بهینه شده و اولیه با هم مقایسه شده اند.

الگوریتم بهینه سازی

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 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.

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. در نرم افزار فرترن ( Fortran ) 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.

آنچه در این کد خواهید آموخت:

1- محاسبه ضرایب بِرن اشتاین تابع شکل و پیاده سازی روش CST

2- پیاده سازی الگوریتم بهینه سازی PSO

3- نحوه پیاده سازی یک حلقه تکرار بهینه سازی و محاسبه مقادیر بهینه محلی و کلی

4- نحوه تغییر شبکه بندی در حین اجرای حلقه بهینه سازی

نکات و الزامات:

1- این برنامه در همه نسخه های کامپایلرهای فرترن قابل اجراست.

2- خروجی ها در همه نسخه های Tecplot قابل مشاهده است

3- آشنایی اولیه با مفاهیم مربوط به هندسه ایرفویل و تعاریف مربوط به آن و همچنین آشنایی با روشهای پارامتری سازی هندسه ایرفویل

4- آشنایی اولیه با الگوریتم های بهینه سازی و روش PSO

5- آشنایی با روش های CFD حل جریان حول ایرفویل

6- آشنایی با شبکه بندی و چگونگی ورود شبکه بندی و نحوه تغییر آن در حین حلقه بهینه سازی

7- آشنایی با زبان برنامه نویسی Fortran

برای آشنایی با نرم افزار Fortran می توانید با کلیک بر روی عنوان های زیر به مقاله های مورد نظر هدایت شوید. لازم به ذکر است که نرم افزار Fortran از پرکاربردترین نرم افزار های مهندسی در مقطع کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک می باشد که بسیاری از دانشجویان با استفاده از نرم افزار Fortran به ارایه پایان نامه های کارشناسی ارشد, پروژه های صنعتی و علمی می پردازند.

- آشنایی با نرم افزار Fortran

- آموزش نصب نرم افزار Fortran

مشخصات کلی
تعداد صفحات	43
تعداد صفحات محصول	40-60
نمودارهای خروجی	دارد
زبان برنامه نویسی
زبان برنامه نویسی اول	FORTRAN
سیالات
حوزه تخصصی 1	سایر

نظر بدهید

نام شما

نظر شما

توجه: HTML ترجمه نمی شود!

رتبه بد خوب

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu.Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcuLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu.