نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال چهلم شماره 2 (پیاپی 96، تیر 1385)

هدف از انجام این تحقیق، بررسی کارآیی روش ((الگوریتم ژنتیکی)) برای بهینه سازی تولید و طراحی چاه های هیدروکربنی است. این مقاله روش جدیدی برای تحلیل یک سیستم تولید هیدروکربوری را ارائه می کند. این روش، یک روش آماری – تصادفی است که می تواند یک سیستم با تعداد متغیرهای تصمیم بسیار زیاد را مورد تحلیل قرار داده و بهترین مقدار آنها را به نحوی تعیین کند که بیشترین سود اقتصادی عاید گردد. روش مورد بحث در این مقاله، ((الگوریتم ژنتیکی)) است که پس از تعریف یک مدل مناسب برای تولید از یک میدان نفتی یا گازی، می توان با استفاده از این روش بهینه مدل را به دست آورد.
عملکرد یک چاه تولیدی تابعی از متغیرهای گوناگون است؛ مانند اندازه لوله مغزی، سایز کاهنده و فشار تفکیک کننده ها. هر تغییری در مقدار هر کدام از این متغیرها باعث تغییر در عملکرد چاه تولیدی خواهد شد.
سیستم مفروض در این مقاله شامل لوله مغزی، کاهنده و تفکیک کننده هاست. برنامه نوشته شده از الگوریتم ژنتیکی بهره می برد تا بهترین مقادیر را برای سایز لوله مغزی، سایز کاهنده و فشار تفکیک کننده ها به دست آورد، به نحوی که بتوان بیشترین استحصال مایعات هیدروکربوری را داشت. این برنامه که در محیط MATLAB نوشته شده است، می تواند سیستم های با دو سایز لوله مغزی (ترکیبی از لوله مغزی و جداری) را در نظر گرفته و بهترین عمقی که بایستی در آن عمق، سایز لوله مغزی تغییر کند را نیز محاسبه نماید. علاوه بر آن، برنامه مذکور توانایی آن را دارد که بتواند بهینه تعداد تفکیک کننده ها را نیز مشخص نماید.
در پایان این روش برای یک میدان واقعی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن با نتایج حاصله از نرم افزار شبیه ساز Prosper مقایسه شده است.

پیشرانهای دوپایه انرژی در زمره قویترین پیشرانهای جامد محسوب می شوند و به علت انرژی و محرکه ویژه بالا و محدوده وسیع سرعت سوزش در بسیاری از کاربردها به پیشرانهای دوپایه و مرکب متداول ترجیح داده می شوند. برای افزایش برد موشکها، افزایش محرکه ویژه پیشران اهمیت بسزایی دارد، به طوری که در برخی موارد با افزایش 5% محرکه ویژه می توان به 45% افزایش برد دست یافت. در این تحقیق پیشرانهای دوپایه پر انرژی و نمونه سازی آنها جهت رسیدن به محرکه ویژه تجربی استاندارد حداقل 240sec (فشار محفظه احتراق 1000Psi و فشار گازهای خروجی 14.7Psi) مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته اند. پیشران دو پایه پرانرژی حاوی اجزای پرانرژی مانند سیکلوتترامتیلن تترانیترامین (HMX)، سیکلوتری متیلن تری نیترامین (RDX)، پرکلرات آمونیوم (AP) و آلومینیوم (Al) هستند که به روش های اکستروژن و ریخته گری تولید می شوند. پیشران دو پایه انرژی در این تحقیق حاوی AP و Al است که به روش اکستروژن با حلال نمونه سازی و تولید می گردد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار CEC محاسبات کامپیوتری محرکه ویژه و پارامترهای عملکرد پیشران دو پایه پرانرژی انجام شده و براساس این محاسبات و مطالعات کتابخانه ای 12 فرمولاسیون پیشران دو پایه پرانرژی تعیین و نمونه سازی گردیده و پس از رسیدن به این حداقل خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی، آزمایشهای استاتیک انجام شده است. در این تحقیق به محرکه ویژه نظری 260sec (معادل محرکه ویژه تجربی استاندارد 254sec) دست یافته ایم که نسبت به محرکه ویژه پیشران دوپایه معمولی افزایش قابل ملاحظه ای دارد و در نهایت فرمولاسیون پیشران دو پایه پرانرژی از جهات خواص مکانیکی، پایداری شیمیایی، ارزش گرمایی و محرکه ویژه بهینه شده است.

مقادیر ضریب توزیع برای کاتیون های ZrIV و HfIV در محلول های حاوی اسید سولفوریک با غلظت های مختلف و همچنین مخلوط حلال ها توسط رزین کاتیونی از نوع پلی استایرن سولفونه شده تعیین شد و بر اساس این داده ها جداسازی کاتیون های مذکور از یکدیگر با استفاده از روش کروماتوگرافی تبادل یون مورد بررسی و انجام قرار گرفت. اثر پارامترهای مختلف مثل دما، نوع و مقدار حلال، در بستررزین کاتیونی از نوع پلی استایرن سولفونه شده ارزیابی و شرایط مطلوب جداسازی بررسی شد.
در نتیجه اسید سولفوریک 5/0 نرمال برای شستن عمده زیرکونیوم از بستررزین بارگذاری شده و سپس استفاده ازسیستم حلال تشکیل شده از اسید سولفوریک یک نرمال (دو قسمت حجمی) و متانول (یک قسمت حجمی) برای رانش باقیمانده زیرکونیوم موجود در ستون و در انتها اسید سولفوریک دو نرمال برای خروج هافنیوم با خلوص هسته ای مورد استفاده قرار گرفت.

برای بررسی تجربی اثر سدیم کلراید بر روی پایداری کفهای گاز- مایع و دستیابی رابطه میان غلظت نمک و زمان پایداری از روش بایکرمن استفاده شده است. معیار پایداری کف مدت زمانی است که ستون کف از بین می رود. در این پژوهش از پنج نوع ماده شیمیایی: سدیم دودسیل سولفات، اتانول، پروپانول، بوتانل و آنیلین به عنوان ماده فعال سطحی، آب مقطر و سدیم کلراید خالص استفاده شد.
نتایج آزمایش بیانگر آن است که اولا در صورتیکه از یک نوع ماده فعال سطحی و یا ترکیب دوتایی آن استفاده شود، که در غلظتی ثابت تهیه شده اند با افزایش غلظت سدیم کلراید، زمان پایداری افزایش خواهد یافت. ثانیا در غلظت ثابت نمک، زمان پایداری با غلظت و نوع سورفکتنت تغییر می یابد. بطور کلی درمورد مواد فعال سطحی، زمان پایداری افزایش بیشتری را نسبت به زمانیکه این مواد بصورت مجزا آزمایش می شوند، نشان می دهد.

در این مقاله یک نرم افزار با استفاده از مدل ترک گسسته برای شبیه سازی مخازن ترکدار توسعه داده شده است مدل ترک گسسته بر خلاف مدل تخلخل دو گانه که توزیع شکافها در آن بسیار ساده سازی شده است قادر است توزیع شکافها را مطابق با واقعیات مخزن شبیه سازی کند. در این شبیه سازی از گرید های نا منظم استفاده شده است و ترکها بر روی اضلاع گریدها و منطبق بر آنها در نظر گرفته شده اند استفاده از این روش گرید بندی باعث می شود که شکل و جهت ترکها را بتوان حفظ کرد از طرف دیگر در هر منطقه از مخزن که تغییرات خواص سنگ و سیال زیاد باشد می توان از گریدهای کوچکتر استفاده کرد اینکار برای افزایش دقت نتایج شبیه سازی ضروری است. این مدل شامل اتصال میان ماتریس و ماتریس، اتصال میان شکاف و ماتریس و اتصال میان شکاف و شکاف است و بطور کلی تابع انتقال که در مدل تخلخل دوگانه برای جریان بین ماتریس و شکاف بکار می رود حذف می گردد.
برای گرید بندی مثلثی از یک روش جدید که ترکیبی از دو روش دلاونی و لبه پیش رونده است استفاده شده است. معادلات تعریف شده در هر گرید بر اساس روش حجم محدود حل گردیده اند، استفاده از روش حجم محدود امکان بکارگیری گریدها با اندازه ها و شکل های گوناگون را فراهم می کند. در اینکار نرم افزاری برای مدلهای دو بعدی و سه بعدی توسعه داده شده است. نرم افزار با مطالعات موردی و بر اساس روش موازنه جرم مورد آزمایش قرار گرفته است و دقت نرم افزار مورد تایید قرار گرفت.

هدف اصلی این مقاله بررسی و ارزیابی ارتباط دمای نقطه ابری شدن با ماهیت محلول در نفت خام می باشد. در ضمن یک رابطه به منظور پیش بینی دمای نقطه ابری شدن در رسوب پارافین بسط داده شده است. یکی از پارامترهای مهم برای مشاهده اینکه رسوب پارافین صورت خواهد گرفت یا نه، دمای نقطه ابری شدن می باشد، از این رو جهت شناسایی پارامترهای تاثیر گذار بر روی دمای نقطه ابری شدن هیدروکربورهای پارافینی خالص علاوه بر مطالعه منابع و مقالات بسیاری، آزمایشهایی هم بر روی رسوب و نشست پارافین انجام شد و نتایج مورد ارزیابی قرار گرفت. در این مقاله منظور از هیدروکربورهای سنگین پارافینی، اجزای پارافینی یا آلکانهای نفت خام می باشند. براساس مشاهدات تجربی، از مهمترین پارامترهائی که دمای نقطه ابری شدن را تحت تاثیر قرار می دهند می توان وزن های مولکولی ظاهری محلول و ماده حل شونده و نیز درصد وزنی ماده حل شونده را نام برد. پارامترهای فوق اساس رابطه بدست آمده را تشکیل می دهند. بعبارت دیگر رابطه یادشده به خواص ذاتی مواد محلول از جمله وزن مولکولی، دمای نقاط ذوب و خواص ظاهری آنها مثل درصد وزنی بستگی دارد.
به منظور انجام برازش، معادلات مختلفی بررسی و یک معادله چند جمله ای غیر خطی برای پیش بینی دمای نقطه ابری شدن با خطای کمتر از 8/%1 انتخاب گردید. رابطه بدست آمده از نظر کاربری خیلی ساده و از نظر هزینه محاسبات نسبت به سایر مدلها ارجحیت دارد.

ذخیره زمان و انرژی یکی از دغدغه های اصلی صنعت نساجی است. رفع این مشکل با بکارگیری تکنیک های جدید که مصرف انرژی کمتری دارند حاصل میشود. هدف از تحقیق حاضر بررسی تاثیر تابش امواج ریز موج بر روی خصوصیات الیاف پلی استری است که توسط رنگینه پاشیده شده رنگرزی شده اند. جهت بررسی این پدیده ابتدا نمونه هایی از الیاف پلی استری 100% خالص تهیه شدند و به منظور افزایش رنگ پذیری، قبل از فرآیند رنگرزی، نمونه هادر دو محیط آب و حلال تترا کلرو اتیلن پیش عمل آوری شدند و پس ازفرآیند رنگریزی، میزان یکنواختی، سرعت رنگرزی و میزان برداشت رنگینه آنها تعیین و مورد مقایسه قرار گرفت. نهایتا برای بررسی بیشتر تغییرات ایجاد شده بر روی نمونه ها مشاهد ات توسط میکروسکوپ الکترونی رو بشی تحت شرایط متفاوتی از متغیرهای میکروسکوپ الکترونی انجام پذیر فت و شرایط بهینه برای انجام این بررسی ها تعیین گردید. نتایج بدست آمده حاکی از این حقیقت است که فرایند پیش عمل آوری با ایجاد تورم در الیاف باعث افزایش جذب رنگینه پاشیده در مدت زمان کوتاه تری نسبت به روش های متداول رنگرزی شده است.

در این کار تحقیقاتی کلاه خودهای نظامی با استفاده از مواد کامپوزیتی طراحی و ساخته شد. کامپوزیت های طراحی شده قادر به مقاومت در برابر شلیک گلوله از فاصله نزدیک بودند. در این مطالعه، کامپوزیت از تلفیق سه نوع تقویت کننده متفاوت همراه با رزین مناسب ساخته شد و با استفاده از روش تاگوچی تعداد لایه های بهینه و بهترین نوع رزین برای به دست آوردن حداکثر مقاومت در برابر شلیک گلوله تعیین شد. همچنین نحوه قالبگیری و ترتیب قرار گرفتن لایه ها برای بهینه سازی خواص بالستیکی کامپوزیت مشخص گردیده است.

امروزه تصفیه گازوییل و نفتای سنگین از ترکیبات گوگردی در صنایع نفت و پالایش به جهت بالابردن کیفیت محصولات و رفع آلودگی زیست محیطی حایز اهمیت است. از آنجایی که برشهای سنگین نفتی دارای ترکیبات سنگین گوگردی از جمله بنزوتیوفن و دی بنزو تیوفن می باشند نیاز است سینتیک واکنش انجام شده مدلسازی شود تا بتوان فرایند گوگرد زدای (HDS) را در مقیاس نیمه صنعتی و صنعتی شبیه سازی و طراحی کرد.
به این منظور در مقاله حاضرمدل مناسب سینتیکی برای واکنش گوگردزدایی از خوراک دی بنزو تیوفن بررسی شده و پارامتر های بهینه آن تعیین شده اند. در این تحقیق با کمک الگوریتم های جستجوی تصادفی که یک نوع آن الگوریتم ژنتیک است این مدلسازی انجام شده است. در مقاله حاضر از میان مدلهای دقیق سینتیکی متداول که معمولا از نوع لانگمیر-هینشلوود می باشند، شش معادله برای واکنش هیدروژنولیز و چهار معادله برای واکنش هیدروژناسیون انتخاب شده و توسط الگوریتم ژنتیک در برازش با نتایج آزمایشی مرجع تحلیل شده تا پارامتر های بهینه تعیین شوند. در میان این مدل ها سه مدل با دقت بالاتری برروی نتایج آزمایشی برازش شده است.
همچنین در الگوریتم بکار رفته اثر میزان جهش بر روی عملکرد بهینه الگوریتم در شرایط ترکیب کامل بررسی شد و در نهایت ملاحظه شد که در اکثر موارد با ترکیب 100% و جهش 5% نتایج سریعتر همگرا می شود.
در تحقیق حاضر الگوریتم لونبرگ-مارکوارت نیز در تحلیل و مقایسه با الگوریتم ژنتیک قرار گرفته است، که نتیجه شد الگوریتم مذکور بر خلاف الگوریتم ژنتیک نسبت به حدس های اولیه حساس است و امکان گرفتار شدن در دام مینیمم نسبی وجود دارد. در نهایت به دلیل عدم حساسیت الگوریتم ژنتیک نسبت به حدس های اولیه، از این الگوریتم در تعیین پارامتر های آرنیوسی ثابت های سرعت و جذب استفاده شده است.

در این مقاله امکان استحصال بیولوژیکی مس از غبار کوره های ذوب مجتمع مس سرچشمه مورد مطالعه قرار گرفته است. روزانه در حدود 50 تن غبار با عیار متوسط 30 درصد مس از کوره های ریورب و کنورتر مجتمع مس سرچشمه تولید میشود. ریزی ذرات غبار باعث انتشار آن در فضای کارخانه و در نتیجه آلودگی آن و همچنین آسیب رساندن به آجرهای کوره ها می شود. مس در غبار کوره عمدتا بصورت سولفیدی بوده اما اکسید مس نیز موجود است. با توجه به وجود بخشی از مس بصورت فاز اکسیدی، یک مرحله فرایند اسیدشویی در ظروف غلتان قبل از انجام آزمایشهای انحلال زیستی انجام شد. آزمایشهای انحلال زیستی غبار در دو مرحله یکی در ظروف لرزان و دیگری در راکتور همزندار انجام شدند. تاثیر پارامترهای مهمی چون درصد میزان جامد پالپ، نوع محیط کشت و میزان تلقیح باکتری بر میزان بازیابی مس در ظروف لرزان بررسی شد. آزمایشهای انحلال زیستی در راکتور همزندار در شرایط بهینه بدست آمده از ظروف لرزان انجام شدند. به منظور مقایسه عملکرد فرایند لیچینگ بیولوژیکی با شیمیایی، نمونه هایی بدون حضور میکروارگانیزم ها و یا به عبارت بهتر محیطهای شاهد مورد بررسی قرار گرفتند. نتیجه آزمایشهای انحلال زیستی در ظروف لرزان و در بهترین شرایط عملیاتی استحصال 87 درصد مس در مدت زمان 22 روز بود. در شرایط مشابه اما در مخزن همزندار در مدت زمان 5/6 روز در حدود 91 درصد مس موجود در غبار کوره بازیابی شد. این نتایج نشان داد که روش انحلال زیستی میتواند بعنوان یک روش مناسب برای بازیابی مس از غبار کوره های ذوب استفاده شود.

سیانید در صنایع معدنی وشیمیایی کاربرد گسترده دارد و آلودگی محیط محیط زیست به خصوص منابع آبی با ترکیبات سیانید، یکی از معضلات مهم زیست محیطی بدلیل خواص سمی آن برای انسان و موجودات آبزی محسوب می گردد. در این تحقیق حذف شیمیایی سیانید از فاضلاب کارخانه فرآوری طلای موته از طریق فرایند اکسیداسیون به منظور خنثی سازی و از بین بردن سمیت آن با استفاده از هیپوکلریت کلسیم و هیپوکلریت سدیم در غلظت های مختلف در شرایط pH قلیایی و درجه حرارت ببن 65-12°C مورد بررسی قرار گرفته است. اندازه گیری میزان سیانید با استفاده از روش تیتراسیون و بوسیله نیترات نقره و محلول معرف ردانین انجام شد که غلظت آن در آب سدباطله موته، تقریبا 270 میلی گرم در لیتر براورد گردید. حذف سیانید با استفاده از محلول هیپوکلریت کلسیم و هیپوکلریت سدیم، در pH بهینه 3/12 صورت گرفت و در دماهای بالا در همین pH، سیانید به طور کامل حذف گردید. حذف سیانید در دماهای بالا بیشتر بخاطر تبخیر آن بوده می باشد و تاثیر اکسیداسیون کمترمی باشد. غلظت بهینه محلول های هیپوکلریت کلسیم و هیپوکلریت سدیم جهت حذف کامل سیانید، به ترتیب 43/1 و 64/8 گرم در لیتر تعیین گردید.

یکی از پارامترهای مهم در طراحی عملیات تزریق، تعیین نوع و اندازه ذرات موجود در آمیزه تزریق می باشد که به اندازه، شکل و نحوه قرار گیری ذرات خاک در کنار هم ارتباط مستقیم دارد. معمولا نسبت بین کوچکترین اندازه ذرات خاک و بزرگترین اندازه ذرات معلق در آمیزه تزریق را نسبت تزریق پذیری می نامند. برای تعیین نسبت تزریق پذیری صرفا به معادلات تجربی و آزمایشگاهی استناد می گردد، حال آنکه به منظور تحلیل چگونگی تزریق در خاک، دستیابی به روابط ریاضی ضروری می باشد...

در این مطالعه اقدام به تحلیل پایداری تونل پردیس در شمال شرق تهران با استفاده از پروفیل های سه بعدی جابجایی و تنش های اطراف تونل گشته است. پروفیل های یاد شده از روی مدل های عددی ساخته شده توسط نرم افزار FLAC3D بدست آمده اند و دید کاملی نسبت به وضعیت جابجایی ها و تنش های اطراف تونل فراهم می کنند. با مقایسه مقادیر حداکثر این جابجایی ها با مقادیر بحرانی مربوطه می توان وضعیت پایداری تونل را مورد ارزیابی قرار داد. همچنین در این مطالعه وضعیت سیستم نگهداری در زون رسی تونل مذکور مورد بحث قرار گرفته و اهمیت پدیده فرو رفتن حائل در زمین کف تونل و تاثیر آن در پایداری تونل به نمایش درآمده است.

تعیین حد روباز-زیرزمینی برای کانسارهایی با گسترش عمقی از سطح زمین و امکان استخراج زیرزمینی، یکی از اولین تصمیماتی است که باید در فرآیند طراحی معدن اخذ شود. راهکار ارائه شده توسط Nilsson (1982 و 1992) برمبنای انتخاب عمقی که در آن مجموع ارزش خالص فعلی (NPV) دو روش روباز و زیرزمینی بیشینه باشد، عمل می ‎نماید. در این تحقیق پس از اعمال اصلاحاتی در راهکار نیلسون و تعیین پارامترهای لازم، الگوریتم و مدل تعیین عمق حدی با هدف بیشینه‎سازی مجموع ارزش خالص فعلی دو روش روباز و زیرزمینی تهیه شد. بر مبنای این الگوریتم نرم‎افزاری با زبان برنامه‎ نویسی ویژوال بیسیک نسخه 6 توسعه داده شد. این نرم‎افزار علاوه بر تعیین حد روباز-زیرزمینی قادر به تعیین عمق معدن روبازی است که حداکثر NPV را به‎دست می‎دهد. امکان بررسی تغییرات عمق حدی و ارزش خالص فعلی برحسب تغییر پارامترهای حساس ورودی نرم‎افزار از دیگر قابلیت‎های این نرم‎افزار می‎باشد.. از این نرم افزار به طور موردی در تعیین حد روباز-زیرزمینی معدن مس چهارگنبد با بررسی هفت گزینه، استفاده شد. به‎منظور تهیه اطلاعات موردنیاز ورودی نرم‎افزار، ابتدا ذخیره معدن به‎روش کریجینگ معمولی و با نرم‎افزار Datamine نسخه 1/2 تخمین زده شد و سپس طراحی محدوده نهایی هفت کاواک با ترازهای کف 2387، 2346، 2330، 2314، 2298، 2278 و 2250 و با توجه به عیار حدی 3/0 درصد به منظور تعیین تناژ کانسنگ و باطله هر گزینه، با این نرم افزار صورت گرفت. روش استخراج زیرزمینی مناسب معدن براساس شیوه دانشگاه بریتیش کلمبیا (UBC) و به‎کمک نرم‎افزار تهیه شده برای این منظور و تجارب استخراج زیرزمینی در معدن، روش کندن و آکندن انتخاب شد و متناظر با عمق کف کاواک هر گزینه، یک معدن زیرزمینی با عیار حد 5/0 درصد درنظرگرفته شد. در نهایت پس از برآورد درآمد و هزینه های معادن روباز و زیرزمینی گزینه ها، اطلاعات ورودی نرم‎افزار تهیه شده، آماده شد. نتایج حاصل از اجرای برنامه حاکی از آن است که تراز 2330 دارای بالاترین ارزش خالص فعلی روباز (12996 میلیون ریال) و مجموع روباز و زیرزمینی (14775 میلیون ریال) بوده و در نتیجه این تراز عمق بهینه روباز و هم حد روباز-زیرزمینی این معدن می‎باشد. به‎منظور بررسی تاثیر تغییرات عیار حد و نرخ بهره بر حد روباز-زیرزمینی معدن با دو قیمت کنسانتره در سالهای 2001 (3285034 ریال بر تن) و 2005 (3353218 ریال بر تن) بررسی شد. نتایج نشان دادند که افزایش عیار حد و نرخ بهره باعث بالا آمدن عمق حدی شده و افزایش قیمت کنسانتره تغییری در حد روباز-زیرزمینی ایجاد نمی‎کند و تنها افزایش ارزش خالص فعلی را به‎دنبال دارد.