شناسایی نشت در خطوط لوله با استفاده از مدل سازی جریان گذرا و الگوریتم ژنتیک

خطوط انتقال آب اغلب دارای مقادیر قابل توجهی افت های ناشناخته است. مقدار افت ها بین 10 تا 50 درصد حجم آب پمپاژ شده برای انتقال است. این افت ها باعث آسیب های زیست محیطی در خطوط انتقال حاوی مواد سمی و خطرناک می شود. همچنین باعث کاهش آب موردنیاز و درنتیجه پمپاژ بیشتر برای تأمین آن می شود که هزینه اقتصادی بیشتری را به خطوط انتقال تحمیل می کند. افت در خطوط انتقال در بیشتر موارد ناشی از نشت و اصطکاک است. نشت بدلیل مدفون بودن خطوط انتقال به صورت آشکار قابل شناسایی نیست و نیاز به روش هایی برای شناسایی آن وجود دارد. هم چنین نشت علاوه بر آسیب های زیست محیطی و اقتصادی بدلیل مدفون بودن خطوط انتقال باعث آسیب به زیر ساخت های سازه ای از قبیل زیر سازی جاده ها و پی ساختمان های مجاور خطوط انتقال نیز می شود. افت ناشی از اصطکاک نیز بدلیل متغیر بودن اصطکاک در طول عمر سازه بوجود می آید . زیرا با بالا رفتن عمر خطوط انتقال رسوب بیشتر شده و لوله از حالت صاف و بدون زبری اولیه خارج می شود. به دلایل ذکر شده شناسایی نشت و کالیبراسیون ضریب اصطکاک در خطوط انتقال موضوع با اهمیتی در صنعت هیدرولیک محسوب می شود. فرآیند نشت یابی و کالیبراسیون ضریب اصطکاک در این پایان نامه با استفاده از روش تحلیل گذرایی معکوس مدل سازی شده است. روش تحلیل جریان گذرای معکوس را به دلیل توانایی انجام همزمان کالیبراسیون ضریب اصطکاک و نشت یابی و همچنین بدلیل عدم نیاز به ایجاد جریان نوسانی که در روش های دیگر موردنیاز است، انتخاب شده است. در روش تحلیل جریان گذرا موج منتشرشده ناشی از ایجاد جریان گذرا بعنوان یک ردیاب برای یافتن نشت استفاده می شود. مدل گذرایی در خطوط انتقال با استفاده از روش مشخصه ها توسعه داده شده است.این روش دقیق ترین نتایج هم? حالت های تفاضل محدود برای معادلات دیفرانسیلی جزئی پیوستگی و مومنتمم توصیف کننده جریان در لوله را توصیف می کند. جریان گذرا با استفاده از مدل سازی عددی به زبان متلب و با استفاده از سیستم مخزن – خط لوله – شیر مدل شده است و با بستن شیر در مدت زمان مشخص جریان گذرا تولید شده است. سپس نوسانات فشار تنها در محل شیر انتهایی اندازه گیری می شوند. مجهولات پارامترهای نشت شامل تعداد، موقعیت و اندازه نشت می باشد. بدلیل بیشتر بودن مجهولات از معلومات، مسئله نشت یابی جزء مسائل معکوس محسوب می شود. و برای یافتن پارامترهای نشت از یک تابع هدف استفاده شده است که هدف آن حداقل کردن اختلاف مربعات بین مقادیر اندازه گیری شده و محاسباتی فشار در خط لوله است. روش تحلیل گذرایی معکوس بدلیل نامعین بودن برای حل نیاز به روش های برنامه ریزی و بهینه-سازی دارد. برای حداقل کردن تابع هدف ذکر شده از الگوریتم ژنتیک باینری استفاده شده است . الگوریتم ژنتیک جزء روش های فراکاوشی محسوب می شود. در مدل سازی الگوریتم ژنتیک به زبان متلب1 پارامترهای نشت تعیین شده است. پارامترهای تأثیرگذار در الگوریتم ژنتیک تقاطع ، جهش ، جمعیت اولیه و جمعیت هر نسل است . در این پایان نامه تأثیر این پارامترها در نشت یابی بررسی شده است. کاربرد روش با چندین مثال در حالت های مختلف بررسی شده است.همچنین تاثیر پارامترهای مهم در الگوریتم ژنتیک در نشت یابی در خطوط انتقال با مثال هایی نشان داده شده است.نتایج نشان می دهد که روش توسعه یافته تحلیل معکوس جریان گذرا در این پایان نامه به خوبی می تواند نشت های موجود در خطوط انتقال را با دقت بالایی ارزیابی کند. و قابلیت توسعه در خطوط انتقال طولانی و در حالت واقعی را دارد.