بهینه‌یابی تکاملی تعداد و ظرفیت مخازن ضربه‌گیر و قطر لوله‌ها در یک خط انتقال

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی آب، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 دانشجوی دکترای آب و محیط زیست، دانشگاه شیراز

3 استادیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

یکی از مهم‌ترین معیارهای حفاظت سازه‌ای در طراحی خطوط انتقال آب، کنترل اثرات ناماندگاری جریان (ضربه قوچ) بر خطوط لوله است. این اثرات با استفاده از ادواتی همچون مخازن هوا، مخازن ضربه‌گیر، شیرهای فشارشکن و یک‌طرفه و ... کنترل می‌شود. اغلب در مدل‌های شبیه‌سازی جریان ناماندگار، موقعیتهای بحرانی و فشارهای ایجاد شده در مسیر خط انتقال ردیابی شده و بر این اساس مکان‌یابی بهینه تأسیسات کنترلی انجام می‌شود. از میان روشهای بهینه‌یابی تکاملی، الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش عمومی با قابلیت‌ بهینه‌یابی مناسب در مسائل گوناگون به کار گرفته شده است. در این مقاله برای اولین بار، الگوریتم ژنتیک به عنوان یک مدل بهینه‌ساز غیرخطی در کنار یک برنامه شبیه‌ساز جریان ناماندگار به منظور بهینه‌یابی تعداد و ظرفیت مخازن ضربه‌گیر در یک خط انتقال به کار گرفته شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evolutionary Optimization for the Number and Capacity of Surge Tanks and Pipeline Diameters in a Transmission Line

نویسندگان [English]

  • Gholam Reza Talebzadeh Sarvestani 1
  • Mohssen Nasseri 2
  • Keivan Asghari 3
1 MSc Graduate of Water Resources Engineering, Dept. of Civil Engineering, Isfahan University of Technology
2 Ph.D. Student of Water and Environmental Engineering, Dept. of Civil Engineering, Shiraz University
3 Assistant Prof., Dept. of Civil Engineering, Isfahan University of Technology
چکیده [English]

Controlling the unsteady effects of fluid flow (water hammer) is one of the most important monitoring factors for structural protection of transmission pipelines. These effects are controlled by surge tanks, air chambers, pressure relief valves, and check valves. Generally, the critical points are detected by simulating the unsteady flow of the fluid, and accordingly, optimum positioning of the control devices is decided. Among the search methods, Genetic Algorithm (GA) is an effective and robust method to solve highly complex optimization problems. Here, for the first time, GA coupled with an unsteady flow simulator is used to optimize the number and capacity of surge tanks in a pipeline system. In addition, the pipeline diameters are optimized for their best performance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Evolutionary Optimization
  • Genetic algorithm (GA)
  • Unsteady flow
  • Surge Tanks
  • Diameter Optimization

1- بیجاری، م. (1370). تعیین قطر اقتصادی لولهها در شبکههای توزیع آب. م. آب و فاضلاب، 5، 9-18.

2- Jacoby, L. S. (1968). “Design of optimal hydraulic networks.” J. Hydr. Div., ASCE, 94(HY3), 641-661.

3- Lam, C. F. (1973). “Discrete gradient optimization of water systems.” J. Hydr. Div., ASCE, 99(HY6), 863-872.

4- Deb, A. K. (1973). “Least cost design of water main system in series.” J. Envir. Eng., ASCE, 99(EE3), 405-409.

5- Rasmusen, H. J. (1976). “Simplified optimization of water supply systems.” J. Envir. Eng., ASCE, 102(EE2), 313-327.

6- Alprovits, E., and Shamir, U. (1977). “Design of water distribution systems.” J. Water Resour. Res., 13(6), 885-900.

7- Kher, L. K., Agarwal, S. K., and Khanna, P. (1980). “Nonlinear optimization of water supply systems.” J. Envir. Eng., ASCE, 105(EE4), 781-784.

8- Fujiwara, O., and Khang, D. B. (1990). “A two-phase decomposition method for optimal design of looped water distribution networks.” J. Water Resour. Res., 26(4), 539-549.

9- Tang, K. W., and Karney, B. (1996). “Genetically engineered hydraulic pipe network models.” <http://www.cerca.umontreal.ca/cfd2ke/abstracts/124.pdf/> (2003, May).

10- Simpson, A. R., and Wu, Z. Y. (1997). “Computer modeling of hydraulic transients in pipe.” Proc., Networks and the Associated Design Criteria, MODSIM 97, International Congress on Modeling and Simulation, Modeling and Simulation Society of Australia, Hobart, Tasmania, Australia.

11- Vitkovsky, J. P., Simpson, A. R., and Lambert, M. F. (1999). “Leak detection and calibration of water distribution systems using transients and genetic algorithms.” Water Distribution Systems Conference, Div. of Water Resour. Plng. and Mgmt., ASCE,Tempe,Arizona.

12- Michalewich, Z. (1992). Genetic algorithms  data structure evolution programs, 1st Ed.,Speringer-Verlay,Berlin,Heidelberg.

 13- Larock, B. E., Jeppson, R. W., and Watters, G. Z. (2000). Hydraulics of pipeline systems,
1st Ed., CRC Press.