Optimization of one Stage Axial Compressor by using Quasi-Three Dimensional Design and Hybrid Genetic Algorithm

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

Article 5, Volume 26, Issue 1 - Serial Number 11, March 2015, Pages 63-78   

Document Type: Original Article

DOI: 10.22067/fum-mech.v26i1.27150

Authors

mohsen sargolzaie¹; Abolghasem tousi^{* 2}; rasoul askari¹

¹-

²Amirkabir university

Abstract

The main design objective of axial compressor is the efficiency increasing, pressure ratio and weight loss. These three parameters are used as an objective function and they are computed according to adopted design procedures. In this paper, a design method is presented that named quasi-three-dimensional. Physical flow conditions are applied to design by some constraints to avoid irrational results. Some of these constraints help designer to impose considered requirements. In this paper, Hybrid Genetic Algorithm (HGA) is used for achieving the best design parameters that they construct a complex and non-linear design space. The radial distribution of several parameters is evaluated.

Keywords

Compressor; genetic; axial; Optimization

References

1. LI, J., Morinishi, K. and Satofuka, N., "Genetic Algorithms Development for Multiobjective Design Optimization of Compressor Cascade", J. of Thermal Science, Vol. 8, No. 3, pp 158-165 (1999).

2. Lee, S.Y. and Kim, K.Y., "Design Optimization of Axial Flow Compressor Blades with Three-Dimensional Navier-Stokes Solver", KSME International Journal, Vol. 14, No. 9, pp. 1005-1012, (2000).

3. Chen, L., Sun, F. and Wu, C., "Optimum design of a subsonic axial flow compressor stage", Applied Energy, 80, pp 187-195 (2005).

4. Chen, N., Zhang, H., Huang, W. and Xu, Y., "Study on Aerodynamic Design Optimization of Turbomachinery Blades", J. of Thermal Science, Vo1. 14, No. 4, pp. 298-304 (2005).

5. Keskin A. and Bestle D., "Application of multi-objective optimization to axial compressor preliminary design", Aerospace Science and Technology, Vol. 10, No. 7, pp. 581-589 (2006).

6. Mengistu T. and Ghaly W., "Aerodynamic optimization of turbomachinery blades using evolutionary methods and ANN-based surrogate models", Optim. Eng., Vol. 9, No. 3, pp. 239-255 (2008).

7. سرگلزایی، محسن، مسگرپور طوسی، ابوالقاسم و برومند، مسعود، "بهینه‌سازی تحلیلی یک بعدی یک مرحله کمپرسور محوری به‌کمک الگوریتم ژنتیک"، دهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران،AERO2011-6707، (1389).

8. Cumpsty, N.A., "Compressor aerodynamics", Krieger Publishing Company, Florida (2004).

9. Aungier, R.H., "Axial-flow compressors: A strategy for aerodynamic design and analysis", ASME PRESS, New York, (2003).

10. سرگلزایی، محسن، "بهینه سازی یک طبقه کمپرسور محوری نسبت به پارامترهای جریان"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، (1389).

11. سرگلزایی، محسن، مسگرپور طوسی، ابوالقاسم و برومند، مسعود، "بهینه‌سازی تحلیلی شبه سه بعدی یک مرحله کمپرسور محوری به‌کمک الگوریتم ژنتیک"، دوازدهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران، AERO2013-17380، (1391).

12. Falck, N., "Axial flow compressor mean line design", Master Thesis, Lund University, (2008).

13. Koch, CC., "Stalling pressure rise capability of an axial-flow compressor stage", Trans ASME J Gas Turbines Power 103(4), 645-656 (1981).

14. رائو، اس. اس.، " بهینه‌سازی (تئوری و کاربرد) "، ترجمه محمدمهدی شهیدی پور، نشر دانشگاه فردوسی مشهد، (1373).

15. حجاری طاهری، مهدی، "حل مسأله حداقل زمان صعود هواپیمای جت به‌کمک الگوریتم ژنتیک"، پایان نامه دانشکده هوافضا دانشگاه صنعتی امیرکبیر، (1383).

16. Mckenzie, A.B., "The design of axial compressor blading based on tests of a low speed compressor", Proc IMechE, 194, pp. 103–111, (1980).