بررسی عددی و بهینه‌سازی رفتار مکانیکی تقویت‌کننده‌های داکت بخار کندانسور هوا خنک

Abstract

امروزه بهینه‌سازی هندسه، وزن و مشخصات مکانیکی، در فرآیند طراحی و ساخت سازه‌ها، به‌منظور بهبود کارایی و افزایش بازده اقتصادی به‌عنوان یک مرحله مهم در فرآیند طراحی مطرح است. پوسته‌های استوانه‌ای از چنین سازه‌هایی هستند. این پوسته‌ها در شرایط کاری تحت اثر نیروهای مختلفی قرار می‌گیرند که به علت داشتن ضخامت کم نسبت به شعاع و طول، مستعد کمانش هستند. از این‌رو مهم‌ترین پارامتر در طراحی و ساخت این پوسته‌ها، فشار کمانشی بحرانی است و بهترین روش برای بالا بردن مقاومت کمانشی ‌آن‌ها، استفاده از تقویت‌کننده‌ است. در این پژوهش تعداد، فاصله و ضخامت رینگ‌های تقویت بر اساس استاندارد ASME محاسبه شده سپس، تحلیل در نرم‌افزار اجزاء محدود انسیس انجام ‌شده است. درنهایت بهینه‌سازی با استفاده از یکی از روش‌های بهینه‌سازی فرا‌ ابتکاری در ترکیب با روش اجزاء محدود، با تغییر ضخامت و عرض 9 رینگ تقویتی، به‌عنوان متغیرهای طراحی مسئله بهینه‌سازی رینگ‌های تقویت داکت بخار کندانسور هوا خنک انجام گرفته است. نتیجهٔ بهینه‌‌سازی، با کاهش 5 درصدی جرم کل داکت بخار همراه بوده است. این در حالی است که افزایش تنش فون‌میزز 5، غشایی 14 و خمشی 3 مگاپاسگال در مدل بهینهٔ نهایی نسبت به مدل ورودی به فرآیند بهینه‌سازی بوده است.