آقای سیدعلیرضا میران دانشجوی دکتری جناب آقای دکتر منتظری روز شنبه 97/04/30 از رساله دکتری خود تحت عنوان "مدل‌سازی عملکرد دینامیکی توربین گاز صنعتی توسط رهیافت باندگراف" دفاع خواهد کرد. این جلسه ساعت 15 روز شنبه در آمفی تاتر دانشکده مهندسی مکانیک برگزار می گردد.

چکیده:

توربین گاز از توانایی قابل توجهی در تولید توان الکتریکی و نیروی محرک مکانیکی درکاربردهای زمینی و تولید نیروی پیشرانش در کاربردهای هوایی برخوردار است. مدل‌سازی ریاضی، نقش مهمی را در طراحی و توسعه سیستم‌های توربین گاز از جمله سیستم کنترل و عیب‌یابی، سیستم استارت و ... ایفا می‌کند. علاوه بر این، مدل‌سازی اجزای مولفه ای توربین گاز نیز از جایگاه ویژه‌ای برخوردار است. در این رابطه، مدلسازی ماژولار اجزا و سیستم های توربین گاز می تواند سبب ایجاد قابلیت گسترش و توسعه نرم افزارهای تحلیل و طراحی عملکرد توربین های گاز گردد. در این میان، مدل‌سازی توسط رهیافت باندگراف،که براساس انتقال انرژی بین اجزا سیستم عمل می‌کند، می تواند به عنوان یکی از روش ها برای مدلسازی توربین گاز مورد ارزیابی قرار گیرد. مطالعات منابع نشان می دهد، تاکنون تحقیقی که بطور جامع روش باندگراف را در مدلسازی توربین های گاز و سیستم های آن بکار گرفته و آن را مورد ارزیابی قرار دهد صورت نگرفته است.
در این رساله، مدل‌سازی عملکرد دینامیکی توربین گاز صنعتی و سیستم‌های مرتبط با آن توسط رهیافت باندگراف انجام شده است. برای این منظور، در گام نخست با به‌کارگیری رهیافت باندگراف، مدل اجزای مولفه ای توربین گاز تهیه گردیده است. در گام دوم، مدل ایجاد شده، با در نظر گرفتن دو زیر سیستم توربین گاز شامل سیستم استارتر الکتریکی و سیستم کلاچ برای توربین گاز صنعتی با توجه به مدل باندگراف، توسعه داده شده است و توانایی رهیافت باندگراف در مدل‌سازی سیستم‌های جدید مرتبط با توربین گاز ارزیابی گردیده است. در گام سوم، مدلسازی یک توربین گاز هوایی شامل موتور توربوجت و سیستم استارت آن و همچنین کاربرد آن در پرنده جت کواد توسعه داده و صحت سنجی شد. مدلسازی بر اساس رهیافت باندگراف از روش ماژولار فرصتی برای شبیه‌سازی رفتار سیستم‌های توربین گاز در حال بهره‌وری و همچنین طراحی سیستم‌های جدید مرتبط با آن، بدون نیاز به مدل‌سازی دوباره کل سیستم فراهم می‌سازد.
در بخش صحت سنجی نتایج حالت گذرا، نتایج شبیه‌سازی مدل باندگراف توربین گاز صنعتی با مدل نرم افزار GSP، به ازای یک پروفیل بارگذاری مشخص، مقایسه شده است. در این ارزیابی ، عملکرد مدل‌های باندگراف و GSP را در تخمین پارامترهای  EGT, NGG, CAMF با یکدیگر مقایسه گردید. ماکزیمم درصد خطای این پارامترها 2.17 درصد مربوط به EGT می‌باشد. این موضوع بیانگر دقت خوب نتایج شبیه‌سازی‌های صورت گرفته است. نتایج مدل‌سازی حالت پایا توربین گاز نیز با نتایج تست تجربی توربین گاز صحت سنجی شده است. به منظور ارزیابی نتایج شبیه‌سازی ، پروفیل بارگذاری توربین در شرایط دمایی مختلف که توسط شرکت سازنده توربین تعیین شده، در مدل به کار گرفته شد. مدل باندگراف با خطای میانگین 0.74% دقت رضایت‌بخشی در تخمین دبی جرمی خروجی از توربین گاز داشته است. خطای میانگین تخمین بازدهی حرارتی توربین در بازه بارگذاری (۵۰-۱۰۰٪) نیز حدود 2.25% است. همچنین در بخش موتور هوایی، نتایج شبیه‌سازی مدل باندگراف موتور هوایی (توربوجت) و سیستم استارتر الکتریکی آن با نتایج تست تجربی موتور مقایسه شده است. بدین منظور، بستر تست تجربی یک موتور توربوجت کوچک فراهم گردیده است. در ادامه سیستم مانیتورینگ، جهت داده برداری از موتور توسعه داده شده و داده های تجربی ذخیره گردیده است. در نهایت، نتایج شبیه سازی حالت پایا و گذرای موتور با نتایج تست تجربی صحت سنجی شده است. این مقایسه بیانگر دقت قابل قبول رفتار مدل در تخمین پارامترهای RPM و EGT می باشد.
نتایج این تحقیق نشان می دهد روش باندگراف می‌تواند برای ایجاد و توسعه کتابخانه‌ای از مدل‌های انعطاف‌پذیر از اجزای مولفه ای و سیستم های توربین گاز در فازهای مختلف عملکردی مورد استفاده قرار گیرد. توجیه نهایی این روش برای مدل‌سازی شیءگرای توربین گاز و سیستم‌های آن، بر اساس توانایی آن به منظور قابلیت گسترش و توسعه نرم افزار می باشد. روش باندگراف، قادر است سیستم‌هایی که رفتار غیرخطی داشته و با حوزه‌های مختلف انرژی (سیستم‌های مکانیکی، هیدرولیکی، الکتریکی، پنوماتیکی، ترمودینامیکی) در ارتباط هستند را مدل نماید.
 
کلمات کلیدی:                                    
توربین گاز صنعتی، رهیافت باندگراف، مدل‌سازی ماژولار ، موتور هوایی(موتور توربوجت)، سیستم استارتر الکتریکی، سیستم جت کواد، سیستم کلاچ.