عنوان پایان‌نامه
مطالعه به کمک داده های تجربی و آنالیز عددی بررسی عملکرد موتور استرلینگ در سیستم دیش- استرلینگ خورشیدی
- رشته تحصیلی
- مهندسی انرژیهای جدید پذیر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60816;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 5
- تاریخ دفاع
- ۰۶ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- سمیه طغیانی
- استاد راهنما
- علی بخش کسائیان
- چکیده
- در سالیان اخیر توجه ویژه‌ای در حوزه انرژی بخصوص انرژیهای نو صورت پذیرفته است. یکی از مهمترین منابع انرژیهای تجدیدپذیر انرژی خورشیدی است و یکی از فناوری‌های بکارگیری و تبدیل انرژی خورشیدی، موتور استرلینگ می‌باشد. موتور استرلینگ یکی از انواع موتورهای حرارتی می‌باشد که در یک سیکل بسته دارای بازیاب کار می‌کند و قسمتی از حرارت دریافت شده را طی چند فرآیند ترمودینامیکی به کار خروجی تبدیل می‌کند و باقی‌مانده آن را به محیط دفع می نماید. در این تحقیق در ابتدا، تحلیل ترمودینامیکی روی موتور استرلینگ GPU-3انجام گرفت و سپس تاثیرات دمای منبع گرم، فرکانس، فشار متوسط سیکل و کورس بر روی توان، بازده و افت فشار درون موتور بررسی گردید. سپس با استفاده از تحلیل مرتبه سوم و روش الگوریتم بهینه‌سازی چند هدفه¬ NSGA-II، در ابتدا مدل‌های بهینه‌سازی دو هدفه روی موتور ارائه گردید و در ادامه مدل بهینه‌سازی چند هدفه روی این موتور بررسی شد. در بهینه‌سازی دو هدفه توان- افت فشار، راندمان- افت فشار و در بهینه‌سازی سه هدفه توان- راندمان- افت فشار توابع هدف می‌باشند که برای هرکدام از موارد فوق، جواب‌های بهینه با استفاده از روش‌های تصمیم‌گیری (لینمپ، فازی و تاپسیس)، ارائه گردید. نتایج بهینه‌سازی سه هدفه (توان – راندمان - افت فشار ) نشان می‌دهد که با استفاده از روش تصمیم‌گیری لینمپ و تاپسیس توان و بازده به ترتیب به میزان 460 وات و 7 درصد و با استفاده از روش تصمیم‌گیری فازی، توان و بازده به میزان 600 وات و 7/5 درصد افزایش می‌یابند. در ادامه تاثیرات فرکانس، فشار متوسط سیکل، طول بازیاب و قطر سیمی بازیاب بر روی توان و افت فشار درون بازیاب موتور ST500 مورد بررسی قرار گرفت. سپس با توجه به اطلاعات تجربی بدست آمده، بهینه‌سازی دو هدفه بر روی موتورST500 به منظور افزایش توان و کاهش افت فشار درون بازیاب به کمک شش متغیر طراحی (قطر لوله‌های گرمکن، فشار متوسط سیکل، فرکانس موتور، جرم کلی بازیاب و طول بازیاب) با استفاده از تحلیل مرتبه سوم و روش الگوریتم بهینه‌سازی چند هدفه NSGA-II صورت گرفت. نتایج بهینه‌سازی نشان می‌دهد که با استفاده از روش تصمیم‌گیری فازی توان به میزان 437 وات با استفاده از روش تصمیم‌گیری لینمپ و تاپسیس توان به میزان 367 وات افزایش می‌یابد. واژه‌های کلیدی:موتور استرلینگ GPU-3، موتور استرلینگ ST500، تحلیل آدیاباتیک، تحلیل مرتبه سوم، الگوریتم بهینه‌سازی چند هدفه NSGA-II.
- Abstract
- In recent years .Solar energy is one of the most important sources of renewable energies, and Stirling engine is one of the functional techniques that use solar energy. Stirling engine is a type of heat engine that works at closed cycles. The part of the received heat at several thermodynamic process converts to the output of the work and the remainder is rejected into the environment. In this study, initially, the thermodynamic analysis has been done on the GPU-3 Stirling engine then the effect of heat source temperature, frequency, cycle mean pressure, and stroke is investigated on the power, efficiency and pressure drop of Stirling engine. After that, two -objective optimization model is presented on this engine and finally three-objective optimization are studied by using third order analysis and NSGA-II optimization algorithm. In two-objective optimization, power-pressure drop and efficiency-pressure drop are objective function and in three-objective optimization, power-efficiency-pressure drop are objective function that for each of the above cases, optimal solutions using a decision making (LINMAP, Fuzzy TOPSIS), will be shown. The output power and the efficiency of the engine are increased to 600 Watt and 5.7%, respectively, when using Fuzzy decision making. Also by the use of TOPSIS and LINMAP decision making, the output power and the efficiency of the engine are increased to 460 Watt and 7%, respectively. According to the obtained experimental data, two-objective optimization was done on the ST500 Stirling engine in order to enhance power and reduce regenerator pressure drop with six decision variables including the heater diameter, total regenerator mass, the regenerator matrix diameter, the regenerator length, engine pressure charge, and the engine frequency by using third order analysis and NSGA-II optimization algorithm. The optimization results indicate that the output power by using Fuzzy decision making the output power of the engine increase to 437 Watt and by use of TOPSIS and LINMAP decision making, the output power of the engine are increased to 367 Watt. Keywords: GPU-3 Stirling engines; ST500 Stirling engines; adiabatic analysi; third order analysis; multi-objective; NSGA-II optimization algorithm
