Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad-Reza Chamani,Farid Sheikholeslam
محمدرضا چمنی (استاد راهنما) فرید شیخ الاسلام (استاد راهنما)
 
STUDENT
Shokoufeh Pourshahabi
شکوفه پورشهابی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384
Hydraulic optimization to obtain the location and size of transient protection devises simultaneously is very important in the design of water supply systems and maintenance cost reduction. To prevent water column separation, when source pump rundown occurs after power failure, an air chamber and one-way surge tanks are included and optimized using the fuzzy inference system and the genetic algorithm method. Optimization of initial air volume in the air chamber, when the minimum pressures along the pipeline are acceptable, is maintained using the fuzzy inference system. It’s shown that the design of air chamber can be done by the fuzzy inference system, and designer’s idea can be reflected by the base rule of fuzzy inference system. Static and dynamic behavior proposed by housner, are considered to obtain the optimal ratio of height to diameter in the surge tanks. Smaller ratio results in more stability, but the best choice depends on many conditions. Economics, hydraulics, structural and aesthetic as well as constraints on height, diameter and location are major considerations. Free board and bathtub vortex criteria are also considered. Optimization of one-way surge tanks in the system combined with an air chamber has done with the combination of genetic algorithm and fuzzy inference system. In this method, each chromosome evaluated using a fuzzy decision defined for the objective function after transient analysis. It is shown that determination of the fitness value of each chromosome can be done simply, precisely, and traarently by the fuzzy inference system. In this way, a generalized fitness function that doesn’t change with varying the dimensional characteristics, time and location are obtained. It was observed that certain volume of water is required to handle effectively the water hammer conditions. The surge tanks closer to pump station should have a higher height. Fulfillment of the minimum pressure constraint and critical submergence show the effectiveness of the fuzzy-genetic method. Several refinements are considered to increase the effectiveness of the algorithm. The value of the crossover rate is adjusted dynamically. With normalization of fitness value in the range of [0,1], local optimum solutions are avoided.
بهینه‌سازی همزمان موقعیت و مشخصات هندسی تجهیزات کنترل جریان ناماندگار اهمیت زیادی در طراحی سیستم‌های انتقال آب و کاهش هزینه‌های بهره‌برداری دارد. در تحقیق حاضر، برای جلوگیری از پدیده‌ی جدایی ستون آب در هنگامی که ایستگاه پمپاژ (پمپ تغذیه‌ای) به‌هر دلیل از کار باز می‌ایستد، از مخازن ضربه‌گیر یکطرفه و مخزن هوا استفاده شده و به بهینه‌سازی آنها با استفاده از سیستم استنتاج فازی و الگوریتم ژنتیک پرداخته شده است. بهینه‌سازی حجم اولیه‌ی هوا در مخزن هوا جهت رسیدن به مینیمم حجم به‌طوری که فشارهای موجود نیز قابل قبول باشند، به کمک سیستم استنتاج فازی انجام گرفته است. پیاده‌سازی کاربردی سیستم استنتاج فازی در طراحی مخزن هوا نشان می‌دهد که می‌توان ایده و نظرات طراح و نیز قیود طراحی را در قالب پایگاه قواعد سیستم استنتاجی درآورد و در فرآیند طراحی دخالت داد. تبدیل روش افراد خبره در طراحی و ارائه‌ی الگوریتم‌های کارا برای طراحی خطوط انتقال آب به‌وسیله‌ی سیستم استنتاج فازی، تفکر کاملاً جدیدی در توسعه‌ی سیستم‌های نرم‌افزاری است. بهینه‌سازی موقعیت و ابعاد مخازن ضربه‌گیر در سیستمی با مخزن هوای مشخص انجام شده است. الگوریتم بهینه‌سازی یک الگوریتم ژنتیک است که در قسمت انتساب عدد برازندگی به هر رشته، از یک دستگاه استنتاج فازی استفاده می‌کند. برای هر یک از کروموزوم‌ها در جمعیت اولیه، برنامه‌ی شبیه‌سازی اجرا شده و با توجه به نتایج خروجی حاصل از آن و میزان برآورده ‌شدن تابع هدف و قیود، سیستم استنتاج فازی، برازندگی متناسب با هر کروموزوم را تعیین می‌کند. با کمک سیستم استنتاج فازی، تعیین برازندگی رشته‌ها به‌صورت ساده‌تر، شفاف‌تر و دقیق‌تر همراه با ارضای قیود هیدرولیکی صورت می‌گیرد و از سعی و خطای بسیار برای تعیین توابع برازندگی، توابع جریمه و سایر ضرایب جلوگیری خواهد شد. همچنین یک تابع برازندگی تعمیم‌یافته خواهیم داشت که با تغییر مسأله، تغییر محدوده‌ی متغیرها، تغییر مشخصات خط لوله و ... تغییر نمی‌کند. برای افزایش کارایی الگوریتم ژنتیک، نرخ پیوند متغیر درنظر گرفته شده است. با تغییر دینامیکی نرخ عملگر پیوند در طول حل مسأله، سرعت همگرایی به‌سمت بهینه‌ی مطلق بهبود می‌یابد. نتایج این قسمت نشان می‌دهد که در فرآیند ضربه‌ی قوچ به حجم معینی آب برای غلبه بر جدایی ستون آب نیاز است. مخازنی که به ایستگاه پمپاژ نزدیک‌ترند، دارای ارتفاعی بزرگ‌تر هستند تا سریع‌تر به کاهش فشار واکنش نشان دهند . ارضاء قیدهای مسأله (قید حداقل فشار و قید حداقل سطح آب در مخازن) نمایانگر کارآیی بالای ژنتیک فازی است. از آنجا که هیچ معیار جامع ومناسبی برای توقف الگوریتم ژنتیک وجود ندارد، با نرمالیزه کردن تابع برازندگی در فاصله‌ی [1و0]، شرط توقف الگوریتم ژنتیک منطقی بوده و از قرار گرفتن در بهینه‌های محلی نیز اجتناب شده است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی