افزایش توان جریان در لوله های فشار قوی انتقال آب نیروگاه های برقآبی با استفاده از الگوریتم اجتماع ذرات

به کارگیری نیروگاه های برق آبی، یکی از راهکارهای مقابله با کمبود آب در جهان به شمار می رود. از سویی دیگر افزایش نیروی الکتریسته تولیدی با استفاده از انرژی آب بسیار حائز اهمیت می باشد. با توجه به هزینه بالای احداث سد و تامین بار آبی مورد نیاز نیروگاه های برقآبی، طراحی بهینه این تاسیسات در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در میان اجزای تشکیل دهنده این تاسیسات، پنستاک از جایگاه ویژهای برخوردار است. اهمیت پنستاک به دلیل هزینه ی بالای ساخت، نصب و نگهداری آن میباشد طوری که بالغ بر سی درصد هزینه های نیروگاه به ساخت این سازه هیدرولیکی اختصاص می یابد. از این رو طراحی بهینه آن نقش بسزایی در کاهش هزینه احداث نیروگاه های برق آبی ایفا خواهد نمود. استفاده از روش های بهینه یابی فرا کاوشی برای بهینه سازی سازه های مختلف، یکی از مهمترین مباحث مطرح شده در طراحی این سازه ها بوده است. در میان الگوریتمهای فرا کاوشی، روش بهینه یابی اجتماع ذرات به عنوان یک ابزار قوی و مناسب در بسیاری از زمینه ها مورد توجه بوده است. موضوع این پژوهش ارائه طرح بهینه برای بیشینه نمودن توان جریان برخوردی به توربینهای نیروگاه و کاهش افت فشار با هدف کنترل جریان های میرا در مسیر پنستاک بوده که در این راستا الگوریتم اجتماع ذرات به عنوان مطالعه موردی انتخاب و به منظور اطمینان از صحت نتایج حاصله، جریان خروجی از پنستاکهای سد شهریار به عنوان مطالعه موردی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد میزان افت انرژی در مجموع از مقدار 11/29 متر به 92/11 متر کاهش یافته که این امر خود موجب افزایش راندمان و کارایی لوله های فشار قوی انتقال میگردد. میزان افت فشار ناشی از تغییرات ناگهانی جریان در سیستم انتقال، قبل از بهینه یابی 9/315 کیلوپاسکال است که با تغییر در ابعاد پنستاک، مقدار آن به 7/116 کیلوپاسکال کاهش یافته است. این امر نشان میدهد با کاهش افت فشار، از آسیب های ناشی از ایجاد جریانهای میرا در سیستم انتقال به شدت کاسته میشود. همچنین توان جریان نیز از 25 مگاوات به 28 مگاوات افزایش یافته است که در مجموع معادل 11% درصد افزایش توان جریان خروجی است.