طراحی بهینه سیستم انتقال پمپ دار در مقابل ضربه قوچ ناشی از توقف ناگهانی پمپ با استفاده از دو روش الگوریتم ژنتیک و بهینه سازی ریاضی

در سالهای اخیر طراحی بهینه سیستمهای انتقال آب به طور قابل ملاحظهای مورد توجه واقع شده است. در این تحقیق مسئله طراحی بهینه قطر و ضخامت لوله های سیستم انتقال با استفاده از دو روش الگوریتم ژنتیک و بهینهسازی ریاضی به گونهای که توقف ناگهانی پمپ به بروز پدیده جدایی ستون آب و افزایش فشار خط لوله منجر نشود مد نظر قرارگرفته است، همچنین قابلیتهای روش های مورد نظر، بررسی و ارزیابی شده است. این مقایسه با فرض پیوسته بودن قطر و ضخامت لوله ها صورت گرفته که در مورد پروژه های بزرگ و خاص موضوعیت می یابد. بدیهی است در سیستمهای با ظرفیت کم که امکان استفاده از لوله های تیپ موجود در بازار در فرآیند طراحی وجود دارد، روش های برنامهریزی ریاضی از قابلیت بالایی برخوردار نبوده و استفاده از الگوریتم ژنتیک موضوعیت بیشتری خواهد داشت. برای شبیه سازی جریانگذرا از روش خطوط مشخصه صریح که در آن، لوله ها به عنوان استخوانبندی و سایر تجهیزات همچون پمپ، به عنوان شرایط مرزی تعریف میشوند استفاده شده است. مسئله طراحی بهینه سیستم انتقال همانگونه که از طبیعت آن مشخص است، مسئلهای مقید است که حل آن نیازمند استفاده از روش های بهینهسازی مقید است. در این تحقیق از روشی نامقید برای طراحی بهینه سیستم انتقال استفاده شده است که این امر نیازمند تبدیل مسئله مقید مورد نظر به مسئلهای نامقید است. به این منظور از توابع جریمه خارجی به عنوان روشی برای تبدیل مسئله اصلی مقید به مسئلهای نامقید استفاده شده است. مسئله نامقید حاصل با استفاده از روش های بهینهسازی ریاضی و الگوریتم ژنتیک حل شده و کارآیی روش با حل یک مثال عددی بررسی شده است. در فرآیند شبیه سازی نشان داده شد که با افزایش قطر لوله ها، اثرات توقف ناگهانی پمپ به ویژه مقدار فشار منفی ایجاد شده و جدایی ستون آب ناشی از آن، کاهش می یابد. همچنین بهینهسازی صورت پذیرفته، باعث جلوگیری از ایجاد موج منفی در محل پمپ، حرکت معکوس جریان آب، افزایش فشار در خط لوله رانش و کاهش فشار در خط لوله مکش سیستم شده است.