Optymalizacja kształtu łopatki wirnika turbiny osiowej pracującej na czynniku MDM

Optimization of blade profiles of axial turbine working with MDM

Łukasz Witanowski, Piotr Klonowicz, Piotr Lampart | 29-06-2015

Mechanik nr 07/2015 - Artykuły z XIX Międzynarodowej Szkoły Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji zamieszczone płycie CD

STRESZCZENIE: W niniejszym artykule przedstawiono metodę optymalizacji profilu łopatki wirnikowej turbiny osiowej pracującej w obiegu ORC. W pierwszej części opisano przypadek poddany modyfikacjom, a następnie przedstawiono budowę funkcji celu, wykorzystane algorytmy oraz metodę parametryzacji kształtu wirnika. Ostatecznie omówiono wyniki całego procesu optymalizacji oraz porównano je z oryginalnym układem przepływowym.

SŁOWA KLUCZOWE: optymalizacja, ORC, łopatka wirnikowa, filtrowanie niejawne, sprawność.

ABSTRACT: The paper presents an optimization method of a rotor blade profile of an axial turbine working in an ORC cycle. In the first part the case subjected to modification has been described and next the structure of the objective function, used algorithms and the parametrization method have been presented. Finally, the results of the whole optimization process have been discussed and compared with the original case.

KEYWORDS: optimiztaion, ORC, rotor blade, implicit filtering, efficiency.

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

Klonowicz P., Optymizacja turbin przeznaczonych do pracy w niskotemperaturowych obiegach ORC (Organic Rankine Cycle), Lodz University of Technology, 2012.
Macchi E., Predichizzi A., Efficiency Prediction for Axial-Flow Turbines Operating with Nonconventional Fluids, J. Eng. Power. 4 ,1981, 718-724.
Lozza G., A comparison between the Craig-Cox and the Kacker-Okapuu methods of turbine performance prediction, “Meccanica”, 17 (1982) 211-221.
Wei N., Significance of Loss Models in Aerothermodynamic Simulation for Axial Turbines, KTH, 2000.
Klonowicz P., Heberle F., Preißinger M., Brüggemann D., Significance of loss correlations in performance prediction of small scale, highly loaded turbine stages working in Organic Rankine Cycles, Energy, 2014.
Guardone A., Colonna P., Casati E., Rinaldi E., Non-classical gas dynamics of vapour mixtures, J. Fluid Mech. 741, 2014, 681-701.
Harinck J., Pasquale D., Pecnik R., van Buijtenen J., Colonna P., Performance improvement of a radial organic Rankine cycle turbine by means of automated computational fluid dynamic design, Proc. Inst. Mech. Eng. Part A J. Power Energy. 227, 2013, 637-645.
Kang S.H., Design and experimental study of ORC (organic Rankine cycle) and radial turbine using R245fa working fluid, “Energy”, 41, 2012, 514-524.
Traupel W., Thermische Turbomaschinen, Springer Singapore Pte. Limited, 2001.
Colonna P., Nannan N.R., Guardone A., Multiparameter equations of state for siloxanes: [(CH3)3-Si-O1/2]2-[O-Si-(CH3)2]i=1,…,3, and [O-Si-(CH3)2]6, Fluid Phase Equilib. 263, 2008, 115-130.
Lemmon E., Huber M., McLinden M., REFPROP, National Institute of Standards and Technology, 2010.
Lagarias J., Reeds J., Wright M., Wrightm P., Convergence Properties of Nelder-Mead Simplex Method in Low Dimensions, SIAM J. OPTIM. 9, 1998, 112-147.
Kelly C.T., Implicit Filtering, Software, North Carolina State University, Raleigh, North Carolina, 2011.
Karaboga D., Bahriye A., A comparative study of Artificial Bee Colony algorithm, Appl. Math. Comput. 214, 2009, 108-132.
Kumar S., Kumar Sharma V., Kumari R., An Improved Memetic Search in Artificial Bee Colony Algorithm, Int. J. Comput. Sci. Inf. Technol. Vol. 5, 2014, 1237-1247, 2014, 11.
Papierski A., Wielokryterialna i wielopoziomowa optymalizacja kształtu półotwartych wirników pomp o niskich wyróżnikach szybkobieżności, Politechnika Łódzka, 2010.