چکیده: با توجه به اتلاف انرژی بسیار هنگفت در ایستگاههای تقلیل فشار گاز طبیعی، استفاده از وسایلی نظیر موتور انبساطی که یک موتور از نوع رفت و برگشتی و بدون اشتعال می باشد، جهت بازیافت این انرژی به منظور تولید برق کاربرد بسیار فراوانی دارد. موتورهای انبساطی کاملا برعکس کمپرسور رفت و برگشتی عمل می کنند و بجای سوپاپ از دریچه هایی برای ورود و خروج جرم برخوردار می باشند. برای کنترل این دریچه ها، پنج نوع هندسه شیر مدل شده است که سه نوع سیلندری، فلنجی و یونیفلو برای اولین بار در این رساله مدل شده و دو نوع پیستونی و کشویی در موتورهای بخار مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق که هدف آن شبیه سازی و بهینه سازی زمان مناسب باز و بسته شدن این دریچه ها می باشد، در ابتدا تمامی پارامترهای هندسی نظیر ابعاد دریچه های ورودی و خروجی، قطر و کورس پیستون، طول شاتون، شعاع لنگ و غیره، در محیط متلب بر روی یک موتور انبساطی یک طرفه مورد بهینه سازی قرار گرفته است و سپس شبیه سازی بر روی یک موتور دو طرفه صورت گرفته است. بدین منظور با فرض رفتار متان هم به عنوان یک گاز ایده آل و هم گاز واقعی، زمان مناسب باز و بسته شدن دریچه ورود و خروج به منظور حداکثر کردن راندمان اگزرژی که هدف اصلی این پروژه می باشد، بهینه می شود که برای بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است و برای محاسبه خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی از معادله حالت AGA8 استفاده شده است. در ادامه، تاثیر ترکیب گازی و فشار ورودی بر زمان مناسب عملکرد شیرها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که از لحاظ میزان تولید انرژی و دستیابی به بیشترین مقدار راندمان اگزرژی، موتور با شیر سیلندری بهترین عملکرد را ارائه می دهد. همچنین این نتیجه به دست آمد که چنانکه زمان باز و بسته شدن دریچه ها قابل تغییر باشد، موتور کارایی بهتری را نشان خواهد داد. نتایج حاکی از آن داشت که در شیرهای سیلندری و فلنجی بیشترین اتلاف ناشی از ورود گاز می باشد، در حالیکه در شیرهای دیگر بیشترین اتلاف در زمان تخلیه گاز به دست آمده است.