m. h. afshar
-
International Journal of Optimization in Civil Engineering, Volume:11 Issue: 1, Winter 2021, PP 15 -30
Parallel Cellular Automata (PCA) previously has been employed for optimizing bi-objective reservoir operation, where one release is used to meet both objectives. However, if a single release can only be used for one objective, meaning two separate sets of releases are needed, the method is not applicable anymore. In this paper, Multi-Step Parallel Cellular Automata (MSPCA) has been developed for bi-objective optimization of single-reservoir systems’ operation. To this end, a novel cellular automata formulation is proposed for such problems so that PCA’s incapability when dealing with them will be overcome. In order to determine all releases throughout the operation period, in each iteration – unlike PCA – two updates take place so as to calculate releases individually. Since a bi-objective problem in Dez reservoir (in southern Iran) has been solved by PCA in earlier works, the same data is used here. The results are given for a 60-months operation period, and to evaluate this method, the results of Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGAII) is also given for the same problem. The comparison shows MSPCA, beside remarkable reduction in computational costs, gives up solutions with higher quality as well.
Keywords: reservoir operation, multi-objective optimization, multi-step parallel cellular automata -
استفاده از نیروگاه های تلمبه ی ذخیره یی به عنوان یکی از راه های تعدیل میزان اختلاف در عرضه و تقاضای انرژی برق، بسیار موثر است. ظرفیت بالای ذخیره ی انرژی، واکنش سریع در برابر نوسانات شبکه ی برق، ذخیره ی طولانی مدت انرژی و... از مزایای این سیستم است. هدف این پژوهش، بهینه سازی برنامه ی بهره برداری روزانه ی یک نیروگاه تلمبه ی ذخیره یی است. برای دستیابی به این برنامه ی بهینه، کمینه سازی میزان اختلاف در عرضه و تقاضای انرژی برق شبکه مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل مسئله ی بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک با کدنویسی دودویی استفاده شده است. نیروگاه تلمبه ی ذخیره یی سیاه بیشه به عنوان مطالعه ی موردی این مسئله در نظر گرفته شده و درنهایت، پاسخ های این مسئله به صورت برنامه ی بهره برداری از نیروگاه در 24 ساعت شبانه روز به دست آمده است.
کلید واژگان: نیروگاه تلمبه ی ذخیره یی، تعادل شبکه ی برق، الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی، نیروگاه سیاه بیشهEnergy storage is an issue that scientists have been researching for many years. There are several energy storage alternatives, among which the pumped storage system, battery storage, superconducting magnets, ywheels, and compressed air are the most popular. Based on former research, pumped storage is the best method for energy storage. The pumped storage plant is an effective method to balance the dierence value between electricity demand and production, which has greatly expanded. The advantages of this system include a considerable capacity to store energy, a short-term response to power network uctuations, long-term energy storage and etc. Although there are many pumped storage plants under service, a comprehensive research have yet to be undertaken. The purpose of this research is optimization of daily planning, based on available data of an existing pumped storage plant. To achieve this aim, minimization of the dierence value between energy production and demand has been determined. A genetic algorithm was used for optimization. The genetic algorithm is a meta-heuristic algorithm. It is inspired by the genetic evolution of living creatures. This algorithm was used according to binary coding. The Siah Bishe pumped storage plant in Iran was the research case study. This plant includes two non-leveled reservoirs that are connected by two water tunnels. The dierence level of the reservoirs is approximately 500 meters. Two reversible pump-turbine units are applied in each tunnel, and all four pump-turbines have the same specications. There are three constraints for this problem: 1) the maximum and minimum water volume of upper and lower reservoirs, 2) the maximum and minimum water ow of the pump-turbine unit and 3) the stationary of exploitation. Based on the international electricity consumption pattern, it is assumed that energy consumption is constant during one hour, while it may change each individual hour. Finally, the solution is estimation of the ow rate into the tunnels over 24 hours.
Keywords: Pumped Storage Plant, Power Network Balance, Genetic Algorithm, Optimization, Siah Bishe Plant -
با توجه به این که سیستمهای کنترل و هدایت سیلاب بسیار گسترده و پر هزینه هستند، طراحی سیستمهایی با هزینه کمتر و با ملحوظ کردن تمامی پارامترها و متغیرهای طراحی، ذهن محققان را به خود مشغول کرده است. لذا ایجاد نوعی مدل بهینه سازی جهت طراحی این سیستمها ضروری است. با توجه به کاربرد وسیع الگوریتم ژنتیک در علوم مختلف، در این مقاله پس از بررسی تاریخچه تحقیقات و تلاشهای انجام شده در زمینه کاربرد آن در حوزه مهندسی آب، از این الگوریتم به عنوان روش جستجو برای طراحی بهینه این سیستم ها استفاده شده است. در این مقاله نوعی مدل بهینه سازی ارائه شده، که در آن از الگوریتم ژنتیک به عنوان ابزار بهینه سازی و از بلوک Transport از نرم افزار SWMM به عنوان ابزار شبیه ساز برای تحلیل هیدرولیکی سیستم کنترل سیلاب استفاده شده است. مدل بهینه سازی ارائه شده، مجموعه ای کارامد را ایجاد کرده که ضمن بررسی دقیق رفتار هیدرولیکی سیستم، توانایی طراحی بهینه سیستم مورد نظر را دارد. به عنوان مطالعه موردی، از مدل مزبور برای طراحی بهینه سیستم کنترل سیلاب پارس جنوبی که ترکیبی از سد تاخیری با تخلیه کننده تحتانی و چند کانال انتقال آب می باشد، استفاده شده است. نتایج، نشان دهنده کارامدی مدل پیشنهادی در کاهش هزینه های ساخت تا حدود 23 درصد است.
کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی، SWMM، Transport، سیستم کنترل سیلابFlood conducting and controlling systems are very huge and the construction and operation of these systems are very expensive. Any reduction in the construction cost of these system will lead to a major saving. This paper addresses the problem of optimal design of flood controlling systems using detention dams and proposes a methodology for the optimal design of these systems using evolutionary algorithms. The method uses Genetic Algorithm (GA) as a search engine and the Transport Module of the SWMM as the simulator. The simulator is able to analyze the unsteady flow in open channels and the basin of the dam. It is shown that interfacing GA as the optimizer and SWMM as the simulator leads to an efficient optimization tool for the optimal design of flood controlling systems. The effectiveness and efficiency of the model is tested against a simple analytical problem The applicability of the model for large scale real world problems is verified by solving the flood controlling system of South Pars Project and the results are compared with those proposed by the Consulting Engineers. The results show that proposed optimization model can considerably (about 23%) reduce the total costs of flood controlling systems.
-
Industrialization of the human life requires that more attention is paid to the environmental issues. Sewers are one of the main sources of pollution and must carefully be collected and disposed. The cost of construction and maintenance of the sewer systems is very high in particular the large scale systems required for populated cities. Any reduction in the design cost of these structures lead to a considerable savings. Many researchers have studied the use of optimization algorithms for the optimal design of sewer networks. In this paper the capabilities of mathematical programming and genetic algorithm for the optimal design of sewer networks are investigated and compared for networks with fixed layout. Two different models, namely modified Hazen-Williams and Manning formula with fixed and variable friction coefficient is used for hydraulic simulation of the network. Nodal elevations of the network are considered as the decision variables of the problem leading to the possibility of discrete determination of the pipe diameter. Successful application of these algorithms demonstrates the ability of proposed models to optimal design of sewer networks.
-
در مقاله حاضر با استفاده از استراتژی تکاملی، بهینه سازی مسایلی با متغیرهای پیوسته انجام می شود. استراتژی تکاملی جزء روش های فراکاوشی است که اساسا برای مسایل با متغیر های پیوسته ارایه شده است و می تواند پارامترهای خود را حین روند بهینه سازی تنظیم نماید. به منظور ارزیابی، بهینه سازی توابع شناخته شده با استفاده از استراتژی تکاملی انجام گردیده و در نهایت نتایج حاصل ارایه شده و تاثیر پارامترهای مختلف بر روند بهینه سازی با ارایه جداول و نمودارهایی مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت نیز طرح بهینه یک صفحه تنش مسطح ارایه گردیده و نتایج بدست آمده از روش ارایه شده با نتایج حاصل از روش های دیگر مقایسه شده است.
کلید واژگان: استراتژی تکاملی، روشهای فراکاوشی، بهینه سازی سازه ها، متغیرهای پیوستهIn the present paper, using evolutionary strategy, optimization of problems with continuous variables is performed. Evolutionary strategy is one of the meta-exploration methods that is basically provided for problems with continuous variables and can adjust its parameters during the optimization process. In order to evaluate, optimization of known functions is performed using evolutionary strategy and finally the results are presented and the effect of different parameters on the optimization process is presented by presenting tables and graphs. And the results obtained from the presented method are compared with the results obtained from other methods.
Keywords: evolutionary strategy, optimize structures, continuous variables, Metacognitive methods -
تحلیل جریان روی سرریز سدها به روش های عددی در مقایسه با تهیه مدل فیزیکی، کاراترین روش به منظور کاستن هزینه ها و زمان است. به طورکلی ومستقل ازنوع روش مورد استفاده تحلیل جریان در روی سرریزها در شرایط دایمی آن مستلزم حل دسته معادله های دیفرانسیلی درگیر بنام معادله های ناویراستوکس با منظورکردن سطح آزاد جریان است که بسیار پیچیده و غیراقتصادی است. یکی از انواع معادله های مورد استفاده در سرریزها، استفاده از مدل معادله های میانگین عمقی یا به عبارت دیگر معادله های آبهای کم عمق هستند که از انتگرالگیری معادله های ناویر-استوکس در عمق و اعمال شرایط مرزی سطح و بستر منتج می شوند. معادله های میانگین عمقی که بنام معادله های آبهای کم عمق نیز معروفند، به طور عمده برای شبیه سازی جریاناتی که مقدار سرعت در عمق جریان ثابت و نیز توزیع فشار در عمق آنها هیدرواستاتیک باشد کاربرد دارند. به علت پیچیدگی معادله های و نیز عدم وجود جواب دقیق، تاکنون روش های عددی متفاوتی برای حل معادله های حاکم بر پدیده های فیزیکی ابداع شده است. یکی از جدیدترین این روش ها مجموعه روش های بدون شبکه است که در دو دهه اخیر برای حل معادله های دیفرانسیل معرفی شده است که هرکدام دارای مزایا و معایب مخصوص به خود هستند. گسسته سازی مساله در بسیاری از روش های بدون شبکه به معادله های انتگرالی منجر می شود که حل آنها نیازمند انتگرالگیری عددی و معرفی نقاط گوس و وزنهای مربوط همراه با شبکه بندی است. در این مقاله روش حداقل مربعات گسسته برای حل معادله های آبهای کم عمق به کار گرفته می شود. ازحداقل مربعات گسسته در مرحله گسسته سازی معادله دیفرانسیل به منظور دستیابی به معادله های جبری و همچنین از حداقل مربعات وزنی داده ها بمنظور دستیابی به مقدارهای تابع های شکل استفاده شده است. مهمترین مزیت این روش را باید در حذف مراحل انتگرال گیری از روال محاسبه ماتریسهای ضریب ها و همچنین پشتوانه بدون شبکه بودن آن در مفهوم واقعی دانست. درست یابی روش با تحلیل عددی جریان روی سرریز یکی از سدهای کشور و مقایسه آن با نتیجه های مربوط به سرعت و تراز آب در مدل فیزیکی انجام شده است.
کلید واژگان: بدون شبکه، حداقل مربعات گسسته، معادله های هذلولوی، معادله آبهای کم عمقAnalyzing the flow on dams by numerical methods compared to the physical model preparation is the most efficient way to reduce costs and time. In general the type of method used, flow analysis on overflows in its permanent condition requires solving the category of differential equations involved called Navirastox equations in order to make the free surface of the flow very complex and uneconomical.One type of equation used in overflows is the use of medium depth equation model, or in other words, shallow water equations that result from integrating the Navier-Stokes equations in depth and applying boundary conditions of surface and substrate. Intermediate depth equations, also known as shallow water equations, are mainly used to simulate currents where the velocity value is constant at depth of flow and the pressure distribution at depth is hydrostatic.Due to the complexity of the equations and the lack of a precise answer, different numerical methods have been developed to solve the equations governing the physical phenomena.One of the newest of these methods is the set of methods without a network, which has been introduced in the last two decades to solve differential equations, each of which has its own advantages and disadvantages.Dissociation of the problem in many non-networked methods leads to integral equations, the solution of which requires numerical integralization and the introduction of gaseous points and related weights along with networking.In this paper, the least squares method is used to solve shallow water equations.At least discrete squares have been used in the dissection phase of the differential equation to achieve algebraic equations, as well as the minimum weight squares of the data in order to obtain the values of the form functions.The most important advantage of this method should be considered in eliminating the steps of integrating the process of calculating the matrices of the coefficients and also supporting it without networking in the real sense.Correction of the method has been done by numerical analysis of the flow on the overflow of one of the dams of the country and its comparison with the results related to the speed and water level in the physical model.
Keywords: Minimum discrete squares, No network, The Peacock Equations, shallow water equation
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.