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

مقاله حاضر به طراحی بهینه کانتور یا پروفیل قسمت واگرای یک نازل مافوق صوت فرامنبسط به منظور دست یابی به بیشینه نیروی پیشران ممکن در عین حفظ طول و نسبت مساحت خروجی به گلوگاه نازل می پردازد. 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 مدل سازی شده و سپس با تغییر نقاط شکست این پروفیل، مجموعه ای از پروفیل های ممکن تولید شده است. این مجموعه از پروفیل ها توسط دینامیک سیالات محاسباتی تحلیل گردیده است. سپس، از هندسه نازل به همراه نیروی پیشران حاصل از پروفیل ها برای آموزش شبکه عصبی مصنوعی بهره برده شده است. پس از آن، با به کارگیری الگوریتم ژنتیک پروفیل بهینه به دست آمد. پیش بینی الگوریتم هوش مصنوعی برای نیروی پیشران نازل بهینه با مقدار به دست آمده از شبیه سازی عددی مقایسه شده که اعتبار رویکرد حاضر را نشان می دهد. مقایسه بین پروفیل مرجع و پروفیل بهینه برای نسبت فشار ۱۴، نشان دهنده افزایش ۳۶ درصدی نیروی پیشران و افزایش ۱۳۸ درصدی ضریب بازیافت فشار سکون است. مقایسه نازل ها در شرایط عملیاتی خارج از نقطه طراحی نشان داد که عملکرد نازل بهینه تا نسبت فشار ۳۰ بهتر از نازل مرجع است؛ اما با عبور نسبت فشار نازل از ۳۰، به کارگیری نازل بهینه به جای نازل مرجع هیچ گونه اولویتی ندارد.

کلیدواژه ها:

نازل همگرا-واگرا ، بهینه سازی ، شبکه عصبی مصنوعی ، الگوریتم ژنتیک ، پروفیل نازل ، جدایش جریان