Helicopter lobed nozzle optimization with differentialevolution method

Bu çalışmada öncelikli amaç, helikopter motor bölümü soğutulmasında kullanılan ejektör sisteminin optimizasyonu için bir metot geliştirmektir. Ejektör sisteminin performansı sürüklenme oranın artışı ve türbin geri basıncının azalmasıyla doğru orantılıdır. Yapılan literatür taramasında ejektör sisteminde kullanılan lüle yapısının performans üzerinde önemli bir etkisi olduğu ve en verimli yapının loplu yapı olduğu gözlemlenmiştir. Bu sebeple, loplu lüle yapısının lop sayısı, lüle çıkış çapı ve lop tanjant yarıçapı değiştirilerek optimum geometri elde edilmeye çalışılmıştır. Bunlara ek olarak, lüle yapısına yerleştirilen merkezcil gövde çıkış çapı da parametrelere eklenmiştir. Python üzerinde yazılan bir kod yardımıyla helikopter motor bölgesinin geometrisi "CATIA" ile modellenmiş ve "Pointwise" ile çözüm ağı oluşturulmuştur. Oluşturulan geometri için akış analizi "Ansys Fluent" ile gerçekleştirilip sürüklenme oranı ve türbin geri basıncı hesaplanmıştır. Optimizasyon yöntemi olarak ise diferansiyel evrim metodu seçilmiştir. Bu optimizasyon çalışmasının sonunda, en iyi geometri düşük lop sayılı lüle ile elde edilmiştir. Benzer şekilde, lop tanjant yarıçapı verilen aralıkta en düşük değere yakındır. Lüle çıkış çapı, verilen aralığın yaklaşık olarak orta değerini alırken, koni çıkış çapı, en iyi geometri için verilen aralığın maksimum değerine sahiptir. Lüle geometrisinin akış fiziği ve verimlilik üzerindeki etkilerini değerlendirmek için, en iyi ve en kötü geometriler karşılaştırılmıştır. En iyi konfigürasyon için motor türbininden gelen dönen akış etkisinin azaldığı görülmüştür. Böylece, soğutma havası kolaylıkla çekilebilmektedir. Ancak, bu akış karışım verimini düşürmektedir. Ayrıca türbin çıkış basıncı lüle çıkış çapı daha düşük olduğu için daha yüksektir. Optimum geometrinin analizine ek olarak, bütün optimizasyon parametrelerinin performans üzerindeki etkileri ayrı ayrı incelenmiştir. Lop sayısının optimizasyonda en etkili parametre olduğu bulunmuştur. Lop sayısı düşük lülelerin daha iyi bir performansa sahip olduğu görülmüştür. Öte yandan, daha yüksek merkezcil gövde çıkış çapı sistem performansını iyi yönde etkilemektedir. Diğer parametreler için ise böyle kesin bir yargı bulunmamaktadır.