تاثیر خاصیت ویسکوالاستیک لوله بر طراحی بهینه شبکه آبیاری تحت فشار در شرایط ضربه قوچ(مطالعه موردی شبکه آبیاری تحت فشار اسماعیل آباد لرستان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه علوم مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی کرمانشاه

2 دانشیار گروه مهندسی آب دانشگاه رازی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

3 گروه مهندسی آب؛ دانشگاه رازی

چکیده

تحقیق حاضر روی تاثیرخاصیت ویسکو الاستیک بر طراحی بهینه سیستم آبیاری تحت فشار با در نظر گرفتن ملاحظات ضربه قوچ تمرکز دارد. بدین منظور سه مدل بهینه ساز، شبیه ساز جریان ماندگار و محاسبه‌گر ضربه قوچ کد نویسی و در قالب یک مدل کامپیوتری به همدیگر جفت شدند. در مدل بهینه ساز جمعیت اولیه از قطرهای موجود ایجاد می شود. سپس برای هر عضو این جمعیت درمدل شبیه سازی جریان ماندگار مقادیر فشاردر گره ها و سرعت در لوله ها محاسبه می شود. این مقادیر به عنوان شرط اولیه به مدل ضربه قوچ ارسال می شود. در مدل شبیه ساز جریان غیر ماندگار با اعمال ضربه قوچ بر روی سیستم حداکثر اضافه فشار در هر گره محاسبه و نتایج به مدل بهینه ساز ارسال می گردد. در‌ این تحقیق برای بهینه یابی قطر لوله‌های سیستم همچنین نوع و تعداد پمپ بهینه ایستگاه پمپاژ، تابع هدف به صورت کمینه نمودن مجموع هزینه های جاری و ثابت در طول عمر مفید پروژه ضمن رعایت محددیت های سرعت و فشار در نظر گرفته شده است. مقدار تابع هدف با رعایت قیود برای هر عضو جمعیت اولیه محاسبه می شود و برای تمام اعضا سازگاری نسبی بدست می آید. با اعمال عملیات جهش، تقاطع، جایگزینی با رویکرد نخبه گرایی نهایتا نسل بعدی محاسبه می شود و مراحل مذکور تا رسیدن به شرط توقف محاسبات و تعیین جواب بهینه تکرار می گردد. صحت سنجی مدل شبیه سازی جریان غیر ماندگار درلوله های ویسکو- الاستیک با استفاده از داده های اندازه گیری شده در کالج سلطنتی لندن و در نظر گرفتن تعداد سه المان کلوین – ویت و زمان های تاخیر 05/0 ، 5/1 و 5 ثانیه برای این سه المان انجام شده است. نتایج نشان داد برای سرعت انتشار امواج فشاری 390 متر بر ثانیه نوسانات فشار اندازه گیری شده با محاسباتی تطابق مناسبی دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of pipe viscoelasticity on the optimal design of pressurized irrigation network under water hammer conditions (Case study of Ismail Abad Lorestan pressurized irrigation network)

نویسندگان [English]

  • Atena Hazeri 1
  • Rasoul Ghobadian 2
  • Mohammad mehdi Heidari 3
1 PhD Student, Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Razi University of Kermanshah, Kermanshah, Iran
2 Associate professor, Department of water Engineering, Razi University, Kermanshah., Iran
3 Razi university
چکیده [English]

The present study focuses on the effect of viscoelastic properties on the optimal design of pressurized irrigation system taking into account the impact of water hammer. For this purpose, the three models, the optimizer, the hydraulic steady solver (HSS), and hydraulic transient solver (HTS) were coded together in the form of a computer model. In the optimizer model, the initial population is created from the available diameters. Then, for each member of this population, in the HSS, the values of pressure in the nodes and velocity in the pipes are calculated. These values are sent to HTS as an initial condition. In the HTS, by applying a water hammer condition on the system, the maximum overpressure in each node is calculated and the results are sent to the optimizer model. Here the value of the objective function is calculated by observing the constraints for each member of the initial population and relative compatibility is obtained for all members. By applying the operation of mutation, intersection, replacement with the elitist approach, the next generation is finally calculated and the mentioned steps are repeated until the condition of stopping the calculations and determining the optimal answer is reached. Validation of the HTS in viscoelastic pipes using data measured at the Imperial College (London, UK) and considering three Kelvin–Voigt elements and retardation times of 0.05, 1.5 and 5 seconds for these three elements are done. The results showed that for wave speed of 390 m / s, the measured pressure fluctuations are in good agreement with the calculations. After confirming the model results, water hammer simulation of Ismailabad network in the current situation, which is composed of GRP and HDPE pipes, was performed with and without considering the viscoelastic properties for polyethylene pipes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • optimization
  • viscoelasticity
  • pressurized irrigation network
  • water hammer