طراحی بهینه مخازن موج‌گیر دیفرانسیل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار /بخش عمران ، دانشکده فنی ومهندسی، دانشگاه تربیت مدرس

2 استاد/ بخش عمران ، دانشکده فنی ومهندسی، دانشگاه تربیت مدرس

3 کارشناس ارشد /سازه های هیدرولیکی شرکت توسعه آب و نیروی ایران

چکیده

یکی از راههای کاهش پدیده ضربه قوچ در مسیر خطوط انتقال آب نیروگاههای آبی، احداث مخزن موج‌گیر در مسیر انتقال آب می‌باشد. مخازن موج‌گیر باعث استهلاک نوسانات جرم‌ گردیده و سبب می‌شوند که امواج فشاری کمتری به داخل تونل کم فشار منتقل گردد.
طراحی مخازن موج‌گیر دیفرانسیل معمولاً‌ شامل تعیین متناسب قطر مخزن موج‌گیر، قطر لوله رایزر، تراز سرریزی رایزر، ‌ارتفاع مخزن موج‌گیر و سطح مقطع روزنه‌ها می‌باشد، به نحوی که عملکرد هیدرولیکی قابل قبولی را ارائه نماید.
در این مقاله مسئلة طراحی مخازن موجگیر دیفرانسیل در قالب یک مسئلة بهینه‌سازی فرموله شده است. در این فرمول‌بندی کل هزینه‌های اجرایی بعنوان تابع هدف اختیار شده است که باید حد اقل شود و ضوابط طراحی و الزامات شرایط هیدرولیکی مسئله بعنوان شروط مسئله بصورت قیود در مسئله وارد شده‌اند. حل مسئله به روش تابع جریمه داخلی صورت می‌گیرد. خروجی‌های مسئله عبارتند از مشخصه‌های اصلی طراحی که با آن طراحی اجزاء‌ مخزن صورت می‌گیرد. برای نشان دادن قابلیتهای روش، مخزن موجگیر سد آپالاچیا که مشخصات آن در دسترس می‌باشد طراحی بهینه شده و با نتیجة‌ حاصل از کار محققین دیگر،‌ مقایسه شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimal Design of Differential Surge Tanks

نویسندگان [English]

  • H Moharrami 1
  • S. A Salehi Neishabouri 2
  • Abdolmahdi Foroughi 3
1 Associate professor, Civil Eng. Department, Faculty of Eng., Tarbiat Modarres University, Tehran, Iran
2 Professor, Civil Eng. Department, Tarbiat Modarres University
3 M.S. Hydraulic Structures Engineering, Water & Power Development of Iran Co.
چکیده [English]

One way to reduce the effect, of water hammer in hydraulic conduits is to build a proper surge tank. Surge tanks dissipate the mass oscillation and reduce the transmitted pressure into hydraulic conduits.
The design of Differential Surge Tanks usually includes the proper determination of diameter of the main tank and the riser, the heights of the main tank and the riser, and the area of orifices such that they guarantee the acceptable hydraulic performance.
In this paper, the design of differential surge tanks has been formulated in the form of an optimization problem in which the objective function is to minimize the total cost. Hydraulic conditions that have to be satisfied for a good performance of the system, comprise the constraints of the problem. The optimization problem has been solved using the Barrier method. The outputs are the basic design parameters that make detailed design of surge tank possible. To show the capabilities of the method, the surge tank of Appalachia dam has been designed by the proposed algorithm and compared to similar design of other research.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Differential Surge Tank
  • Hydro-plant
  • Optimal design

مراجع

جلیلیان، رامین، مدل کامپیوتری بهینه‌سازی مخازن موجگیر دیفرانسیل،‌ پایان‌نامة دورة کارشناسی ارشد مهندسی سازه‌های هیدرولیکی، تهران: دانشگاه امیرکبیر، اردیبهشت 1373،
 
زندی، رضا، بررسی پایداری نوسانات موج در مخازن موجگیر دیفرانسیل ، پایان‌نامة کارشناسی ارشد مهندسی سازه‌های هیدرولیکی، تهران: دانشگاه تربیت مدرس، فروردین 1375.
فروغی، عبدالمهدی، طراحی بهینه مخازن موجگیر دیفرانسیل، پایان‌نامة کارشناسی ارشد مهندسی سازه‌های هیدرولیکی، تهران: دانشگاه تربیت مدرس، 1375.
ASCE, (1989), “Civil Engineering Guidelines for planning and Designing Hydroelectric Developments ” ASCE, New York,
Arora, J.S., (1989), “Introduction to optimum Design,” McGraw-Hill Book Co., New York.
Arshenevskii, N.N., and Berloin, V.V., and Murov’erv, O.A., (1984), “Optimization of Design parameters of complex surge tanks, “Hydrotechnical construction, Vol. 18, No.4, pp. 145-148.
Barr, D.I.H., (1966), “Optimization of pressure conduit sizes,” J. of WPDC.
Chapra, S.C. and Canale, R.P., (1989), “Numerical Methods for Engineers ” McGraw Hill Book New York.
Chaudhry, M.H., (1987), “Applied Hydraulic Transients” Van Nostrand Reinhold Company, New York.
Dandekar, M.M, and Sharna, K.N, (1983), “Water Engineering” 2nd Edition, Vikas publishing House.
Datta, O P, and Mehra, J M L, (1973), “Rudiments of Surge Tank Design” Indian Journal of RPVD, Vol. 23, No. 2, pp. 39-41.
Davis, C.V, and Sorenen, K E, (1967), “Handbook of Applied Hydraulics” McGraw- Hill Book Co, New York.
Gowda, B H L, (1967), ”A Differential Surge- Tank for Kakinadi Hydel Project” Indian Journal off PRVD.
Haftka, R t, and Gurdal, Z, (1992), “Element of structural optimization ” 3rd Edition, Kluwer, Academic publishers, London.
Jaeger, C (1977), “Fluid Transient in Hydroelectric Engineering” , Blackie & Son Limited, London.
Mosonyi, E., and Seth, H.B.S. (1975), “The surge tank-A Device for Controlling Water Hammer” J. of WPDC Vol. 27, pp. 69-123.
Novak, P. and Nalluri, C., and Narayana, R., and Moffat, A.I.B., (1990), “Hydraulic Structures”, Unwin Hyman Ltd.
Otter, O. (1988), “Design and Performance of a Differential Surge Tank,” Hydro Rev., Vol. 7, No.5, pp. 70-74.
Reklaitis, G.V., Ravindran, A. and  Ragsdell, K.M. (1983), “Engineering Optimization,” John Wiley & Sons, New York.
Rich, G.T., (1963), “Hydraulic Transient”, Dover Publications, New York.
Singamsetti, S.R., and Singh, P.N, (1979), “Design Considerations for a Differential Surge Tank”, J. of WPDC,Vol. 31, No. 12, pp. 48-50.
Yang, X.L. and Cederwall, K. and Kung, C.S., (1992), “Research on Surge-Control Facilities for Hydropower Plants in Sweden ”, Hydropower, 2, Broch and Lysne, Edition, Balkema.
Yang, X.L. and Cederwall, K., (1991), “Surge Tanks Evaluated from the Point of View of Pressure Wave Transmission,” X XIV IAHR Congress, Madrid.
Zienkiewicz. O.C., (1956), “Stability of Parallel Branch and Differential Surge Tanks.” The Institution of Mechanical Engineers.
تحقیقات منابع آب ایران
دوره 4، شماره 1
اردیبهشت 1387
صفحه 59-69

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 20 فروردین 1385
  • تاریخ پذیرش: 25 اسفند 1386

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار