توسعه مدلی کاربردی برای بهینه‌سازی مخازن ضربه‌گیر و محفظه‌های هوا در سامانه‌های انتقال آب

از متداول‌ترین راه‌های مقابله با ضربه قوچ و کاویتاسیون در سامانه های انتقال آب، استفاده از مخازن ضربه‌گیر و محفظه‌های هوا است طراحی بهینه این دو تجهیز حفاظتی می‌تواند اقدامی موثر در کاهش هزینه‌های مربوط به ساخت و بهره‌برداری از یک سامانه انتقال آب محسوب شود. در این مقاله، نرم‌افزاری کاربردی با قابلیت شبیه‌سازی و بهینه‌سازی همزمان این تجهیزات حفاظتی ارائه شده است. برای شبیه‌سازی رفتار هیدرولیکی سامانه در شرایط گذرا از روش خطوط مشخصه و برای بهینه‌یابی تعداد، ابعاد و موقعیت قرارگیری مخازن ضربه‌گیر و محفظه‌های هوا از الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. قیود و محدودیت‌های این مسئله بهینه‌سازی شامل کنترل فشارهای منفی و مثبت در محدوده مجاز برای جلوگیری از وقوع کاویتاسیون و ضربه قوچ است برای ارزیابی عملکرد مدل پیشنهادی، یک سامانه انتقال آب مشهور در تحقیقات پیشین، به‌عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. نتایج این مقاله نشان می‌دهد که مدل پیشنهادی، علاوه بر آنکه حداقل و حداکثر فشار در گره های سامانه را به مقادیر مطمئن‌تری می‌رساند، هزینه‌های مربوط به ساخت مخازن ضربه‌گیر و محفظه‌های هوا را نیز 17 درصد کاهش داده است.

Development of a Practical Model for Optimizing Surge Tanks and Air Chambers in Water Transmission Systems

Surge tanks and air chambers are the most useful solution to deal with water hammer in water transmission systems (WTS). The optimal design of these protective devices can be effective in reducing the costs of constructing and operating a water transmission system. In this article, some software with the capability of simulating and optimizing these protective equipment is presented. To simulate the behavior of the system in the transient condition, the characteristic method was used. To optimize the number, dimensions and location of the surge tanks and air chambers, the genetic algorithm was employed. Constraints of the problem included the control of negative and positive pressures within the permissible range to prevent the cavitation and water hammer. To test the performance of simulation and optimization models, a wellknown water transmission system in the previous research was selected as a case study. The results indicated that the critical heads were damped to a safer and allowable range; also, the total cost of the surge tanks and air chambers was reduced by 17% by the proposed method.