افزایش توان جریان در لوله‌های فشار قوی انتقال آب نیروگاه‌های برقآبی با استفاده از الگوریتم اجتماع ذرات

به کارگیری نیروگاه­های برقآبی، یکی از راهکارهای مقابله با کمبود آب در جهان به شمار می­رود. از سویی دیگر افزایش نیروی الکتریسته تولیدی با استفاده از انرژی آب بسیار حائز اهمیت می­باشد. با توجه به هزینه بالای احداث سد و تامین بار آبی مورد نیاز نیروگاه­های برقآبی، طراحی بهینه این تاسیسات در سال­های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در میان اجزای تشکیل دهنده این تاسیسات، پنستاک از جایگاه ویژه­ای برخوردار است. اهمیت پنستاک به دلیل هزینه­ی بالای ساخت، نصب و نگهداری آن می­باشد طوری که بالغ بر سی درصد هزینه­های نیروگاه به ساخت این سازه هیدرولیکی اختصاص می­یابد. از این­رو طراحی بهینه آن نقش بسزایی در کاهش هزینه احداث نیروگاه­های برقآبی ایفا خواهد نمود. استفاده از روش­های بهینه­یابی فرا کاوشی برای بهینه­سازی سازه­های مختلف، یکی از مهم­ترین مباحث مطرح شده در طراحی این سازه­ها بوده است. در میان الگوریتم­های فرا کاوشی، روش بهینه­یابی اجتماع ذرات به عنوان یک ابزار قوی و مناسب در بسیاری از زمینه­ها 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 جریان­های 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 می‌دهد 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 لوله­های فشار قوی انتقال می­گردد. میزان افت فشار ناشی از تغییرات ناگهانی جریان در سیستم انتقال، قبل از بهینه­یابی 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 آسیب­های 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.