واسنجی چند شاخصه شبکه خطوط لوله آبرسانی تحت جریان غیرماندگار

الموضوعات :

سعید سرکمریان ¹ , علی حقیقی ² , آرش ادیب ³

1 - دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی، گروه عمران، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
2 - دانشیار، دانشکده مهندسی، گروه عمران، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
3 - استاد، دانشکده مهندسی، گروه عمران، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

تاريخ الإرسال : 22 الخميس , شعبان, 1438 تاريخ التأكيد : 06 الأحد , شوال, 1440 تاريخ الإصدار : 17 الأربعاء , رمضان, 1440

الکلمات المفتاحية: بهینه سازی, واسنجی, تحلیل معکوس, جریان غیرماندگار, ضرایب اصلاحی,

ملخص المقالة :

جهت ارزیابی عملکرد یک شبکه آبرسانی لازم است تا هیدرولیک جریان‌های ماندگار و غیر ماندگار در آن با دقت بالا شبیه‌سازی شوند. به این منظور از مدل‌های ریاضی استفاده می‌شود. واسنجی پارامترهای با اثرگذاری دینامیکی همچون ضرایب افت شبه‌ماندگار، افت غیر ماندگار و سرعت موج در سیستم‌های پیچیده کار دشواری است و غالباً از روش‌های مبتنی بر تحلیل معکوس جریان به این منظور استفاده می‌شود. در این تحقیق مدل ریاضی تحلیل هیدرولیک جریان غیر ماندگار در خطوط لوله با حل عددی معادلات حاکم با استفاده از روش خطوط مشخصه توسعه داده می‌شود. در این مدل به هریک از ترم‌های افت ماندگار، شتاب لحظه‌ای و محلی در افت غیر ماندگار و سرعت موج یک ضریب اصلاحی اختصاص داده می‌شود. سپس یک مسئله بهینه‌سازی غیرخطی با هدف کمینه‌سازی اختلاف مربعات نوسانات فشار محاسباتی و اندازه‌گیری شده در نقاط شاهد توسعه داده می‌شود. متغیرهای تصمیم‌گیری در این مسئله ضرایب اصلاحی پارامترهای تحت واسنجی می‌باشند. در این مقاله مدل پیشنهادی در خصوص یک شبکه آزمایشگاهی در دانشگاه صنعتی لیسبون مورد ارزیابی قرار گرفت. با تعریف الگوریتم ژنتیک به عنوان کمینه‌ساز تابع هدف، پس از طی 30 نسل میزان خطا از 140متر به 92/15 متر کاهش یافت. نتایج به‌دست‌آمده، افزایش دقت مدل‌سازی به اندازه 33% را نشان داد.

المصادر:

1) Bergant, A., Ross Simpson, A., & Vìtkovsk, J. 2001. Developments in unsteady pipe flow friction modelling. Journal of Hydraulic Research, 39(3), 249-257.
2) Brunone, B., Golia, U. M., & Greco, M. 1991. Modelling of fast transients by numerical methods. In Proc. Int. Conf. on Hydr. Transients With Water Column Separation (pp. 273-280).
3) Brunone, B., Golia, U. M., & Greco, M. 1995. Effects of two-dimensionality on pipe transients modeling. Journal of Hydraulic Engineering, 121(12), 906-912.
4) Chaudhry, M. H. 2014. Applied Hydraulic Transients (p. 503). Springer New York.
5) Covas, D., & Ramos, H. 2001. Hydraulic transients used for leakage detection in water distribution systems. In 4th International Conference on Water Pipeline Systems.
6) Covas, D., Ramos, H., Brunone, B., & Young, A. 2004. Leak detection in water trunk mains using transient pressure signals: Field tests in Scottish water. In International conference on pressure surges.
7) Daily, J. W., Hankey Jr, W. L., Olive, R. W., & Jordaan Jr, J. M. 1955. Resistance coefficients for accelerated and decelerated flows through smooth tubes and orifices. Massachusetts inst of tech Cambridge, (No. 55-SA-78).
8) Haghighi, A., & Ramos, H. M. 2012. Detection of leakage freshwater and friction factor calibration in drinking networks using central force optimization. Water resources management, 26(8), 2347-2363.
9) Huang, Y. C., Lin, C. C., & Yeh, H. D. 2015. An optimization approach to leak detection in pipe networks using simulated annealing. Water Resources Management, 29(11), 4185-4201.
10) Jung, B., & Karney, B. 2008. Systematic exploration of pipeline network calibration using transients. Journal of Hydraulic Research, 46(sup1), 129-137.
11) Kapelan, Z. S., Savic, D. A., & Walters, G. A. 2003. A hybrid inverse transient model for leakage detection and roughness calibration in pipe networks. Journal of Hydraulic Research, 41(5), 481-492.
12) Liggett, J. A., & Chen, L.-C. 1994. Inverse transient analysis in pipe networks. Journal of hydraulic engineering, 120(8), 934-955.
13) Shamloo, H., & Haghighi, A. 2010. Optimum leak detection and calibration of pipe networks by inverse transient analysis. Journal of Hydraulic Research, 48(3), 371-376.
14) Vardy, A., & Brown, J. 1996. On turbulent, unsteady, smooth-pipe friction. In BHR group conference series publication (Vol. 19, pp. 289-312).
92 مجله ی مهندسی منابع آب / سال دوازدهم / بهار 8931
15) Vítkovský, J. P., Simpson, A. R., & Lambert, M. F. 2000. Leak detection and calibration using transients and genetic algorithms. Journal of Water Resources Planning and Management, 126(4), 262-265.
16) Vítkovský, J. P., Lambert, M. F., Simpson, A. R., & Liggett, J. A. 2007. Experimental observation and analysis of inverse transients for pipeline leak detection. Journal of Water Resources Planning and Management, 133(6), 519-530.
17) Zielke, W. 1968. Frequency-dependent friction in transient pipe flow. Journal of Fluids Engineering, 90(1), 109-115.

_||_