طراحی بهینه مقطع کانال سهموی مرکب با استفاده از الگوریتم‌های فراابتکاری

به گزارش خبرنگار گروه استان‌های خبرگزاری آنا از رامسر، مقاله مستخرج از پایان‌نامه پیمان فصیح دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران «گرایش آب و سازه‌های هیدرولیکی» دانشگاه آزاد اسلامی واحد رامسر در مجله علمی پژوهشی مهندسی عمران دانشگاه صنعتی شریف پذیرش شد.(بیشتر بخوانید)

دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران «گرایش آب و سازه‌های هیدرولیکی» دانشگاه آزاد اسلامی واحد رامسر درباره پایان‌نامه خود (دفاع ۱۳۹۹/۰۶/۳۱ با استاد راهنمایی سمیه پوربخشیان) با عنوان «طراحی بهینه مقطع کانال سهموی مرکب با استفاده از الگوریتم‌های فراابتکاری» در گفت‌وگو با خبرنگار گروه استان‌های خبرگزاری آنا اظهار کرد: کانال‌های روباز مصنوعی ازجمله سازه‌هایی هستند که هزینه‌های بالایی مانند هزینه مصالح، ساخت و نگهداری را دربردارند؛ بنابراین نخستین گام در طراحی یک کانال تعیین ابعاد هندسی بهینه کانال برای عبور جریان مورد نیاز با کمترین هزینه ساخت است.

بیشتر بخوانید:

طراحی بهینه شکل «کانال‌های مرکب سهموی»

فصیح اضافه کرد: این امر زمانی امکانپذیر است که مقطع کانال با درنظرگرفتن شرایط جریان یکنواخت طراحی تا کمترین هزینه را شامل شود و این تحقیق به طراحی شکل بهینه مقطع کانال مرکب سهموی شکل می‌پردازد و تابع هدف، هزینه ساخت کانال (شامل هزینه خاکبرداری در واحد حجم، هزینه پوشش کانال در واحد طول) است.

وی یادآور شد: فرآیند بهینه‌سازی با دو الگوریتم ترکیب تخمین آشوب تصادفی همزمان (SPSA) و الگوریتم ژنتیک به کمک برنامه ترکیبی نوشته شده MATLAB انجام شده و متغیرهای طراحی شامل عمق جریان، شیب‌های کناری است.

دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران «گرایش آب و سازه‌های هیدرولیکی» دانشگاه آزاد اسلامی واحد رامسر تبیین کرد: قیود شامل قید معادله مانینگ برای برقراری جریان یکنواخت در کانال، قید عدد فرود برای کنترل جریان زیربحرانی در کانال، قید حداکثر سرعت برای جلوگیری از آبشستگی در کانال، قید حداقل سرعت برای کنترل رسوب‌گذاری در کانال و قید عرض سطح آب برای کاهش هزینه متراژ زمین است.

فصیح تبیین کرد: در این تحقیق چهار مدل به صورت جداگانه برای ارائه شکل بهینه مقطع سهموی ارائه شد. در مدل اول ارتفاع آزاد، صفر و در مدل دوم ارتفاع آزاد ۰.۵ متر لحاظ شد، در مدل سوم ارتفاع آزاد به صورت تابعی از مقدار دبی جریان مطابق آیین‌نامه استاندارد هندوستان و در مدل چهارم ارتفاع آزاد به صورت تابعی از عمق جریان در فرآیند بهینه‌سازی در نظر گرفته شد.

وی تبیین کرد: برای تمامی مدل‌های بالا دبی جریان با مقادیر ۱، ۵۰، و ۱۰۰ متر مکعب بر ثانیه و شیب کف برابر ۰.۱۰۰ لحاظ شده و نتایج نشان می‌دهد که با افزایش عمق جریان، سرعت جریان افزایش و در مقابل عرض سطح آب، مساحت مقطع جریان عدد فرود و هزینه ساخت کانال کاهش می‌یابد.

دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران «گرایش آب و سازه‌های هیدرولیکی» دانشگاه آزاد اسلامی واحد رامسر تشریح کرد: مقدار شیب‌های جانبی و به‌دنبال آن عرض سطح آب، مساحت مقطع جریان و هزینه حاصل از الگوریتم ژنتیک بیشتر از الگوریتم SPSA است.

فصیح بیان کرد: نخستین گام در طراحی یک کانال تعیین ابعاد هندسی بهینه کانال برای عبور جریان موردنیاز با کمترین هزینه ساخت بوده و این امر زمانی امکانپذیر است که هزینه‌های ساخت کانال با درنظرگرفتن شرایط جریان یکنواخت کمترین مقدار را به خود اختصاص دهد.

انتهای پیام/۴۰۷۸/۴۰۶۲/