Performance Optimization of a Solar-Driven Multi-Step Irreversible Brayton Cycle Based on a Multi-Objective Genetic Algorithm

Optimisation des performances d’un cycle de Brayton irréversible solarisé à compressions et détentes multiples sur la base d’un algorithme génétique multi-objectif

¹ Department of Renewable Energies, Faculty of New Science and Technologies, University of Tehran, Tehran – Iran
² Department of Petroleum Engineering, Ahwaz Faculty of Petroleum Engineering, Petroleum University of Technology (PUT), Ahwaz – Iran
³ Laboratoire d’Énergétique et de Mécanique Théorique et Appliquée, ENSEM, 2 avenue de la Forêt de Haye, 54518 Vandœuvre – France
e-mail: mohammadhosein.ahmadi@gmail.com – ahmadi6776@yahoo.com – michel.feidt@univ-lorraine.fr

^* Corresponding author

Abstract

An applicable approach for a multi-step regenerative irreversible Brayton cycle on the basis of thermodynamics and optimization of thermal efficiency and normalized output power is presented in this work. In the present study, thermodynamic analysis and a NSGA II algorithm are coupled to determine the optimum values of thermal efficiency and normalized power output for a Brayton cycle system. Moreover, three well-known decision-making methods are employed to indicate definite answers from the outputs gained from the aforementioned approach. Finally, with the aim of error analysis, the values of the average and maximum error of the results are also calculated.

Résumé

Une approche applicable à un cycle de Brayton irréversible régénératif à compressions et détentes multiples, sur la base de la thermodynamique, de l’optimisation du rendement thermique et de la puissance de sortie normalisée, est présentée dans cet article. Dans la présente étude, l’analyse thermodynamique et un algorithme NSGA II sont couplés, afin de déterminer les valeurs optimales de rendement thermique et de puissance de sortie normalisée pour un système à cycle de Brayton. En outre, trois méthodes de prise de décision bien connues sont utilisées pour indiquer des réponses définies à partir des résultats obtenus à partir de l’approche mentionnée ci-dessus. Enfin, afin d’analyser les éventuelles erreurs, les valeurs de la moyenne et de l’erreur maximale des résultats sont également calculées.