عنوان

تعیین نشت و کالیبراسیون خطوط لوله با استفاده از تحلیل معکوس جریان گذرا در حوزه فرکانس

Number

۱۴۲۷۴پ

.Language of Text, Soundtrack etc

فارسی

Title Proper

تعیین نشت و کالیبراسیون خطوط لوله با استفاده از تحلیل معکوس جریان گذرا در حوزه فرکانس

First Statement of Responsibility

/ محمد هادی رنگین کمان

Name of Publisher, Distributor, etc.

: دانشگاه شهیدچمران اهواز، دانشکده مهندسی، گروه عمران

Date of Publication, Distribution, etc.

، ۱۳۹۵

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۹۷ص.

Accompanying Material

+همراه سی دی

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری تخصصی

Discipline of degree

مهندسی عمران (عمران آب)

Date of degree

۱۳۹۵/۱۲/۰۴

Text of Note

نام خانوادگي : رنگین کمان نام: محمد هادیشماره دانشجويي : 9041403عنوان پايان نامه : تعیین نشت و کالیبراسیون خطوط لوله با استفاده از تحلیل معکوس جریان گذرا در حوزه فرکانساستاد راهنما: دکتر علی حقیقیاستاد مشاور: دکتر حسین محمد ولی سامانیدرجه تحصيلي: دکتریرشته: مهندسی عمرانگرايش: عمران- آبدانشگاه: شهید چمران اهوازدانشكده: مهندسی گروه: عمرانتاريخ فارغ التحصيلي: 4/12/95 تعداد صفحه: 197 كليد واژه ها: تعیین نشت، کالیبراسیون، خطوط لوله، شبکه های آبرسانی، تحلیل معکوس جریان گذرا، حوزه فرکانس نشت یکی از عوامل مهم هدر رفت آب در خطوط انتقال و شبکه ها ی آبرسانی است. نشت در تمام سیستم های آبرسانی به دلیل کیفیت بد مواد و اتصالات، خطا در بهره برداری و تعمیرات، خوردگی، فشار بالا، حرکت خاک و بارهای ترافیکی اتفاق می افتد و همراه با هزینه های اقتصادی و زیست محیطی بالایی است. در دو دهه اخیر روش های متعددی بر پایه مدل ریاضی جهت تعیین نشت در خطوط لوله توسعه یافته اند. از کاراترین و قابل اعتمادترین روش های نشت یابی تحلیل معکوس جریان گذرا (ITA) است. ITA به منظور تعیین نشت و کالیبراسیون سیستم بر اساس داده های مشاهداتی، مدل شبیه ساز هیدرولیکی و تکنیک های بهینه سازی توسعه داده شده است. تقریبا در کلیه روش های بر پایه ITA از تحلیل جریان گذرا در حوزه زمان و روش خطوط مشخصه (MOC) استفاده شده است. این روش اگرچه قدرتمندترین مدل عددی در تحلیل سیستم های پیچیده خطوط لوله است اما از نظر محاسباتی اقتصادی نیست و اطلاعات محدودی از مشخصات و عملکرد سیستم در حوزه زمان بدست می دهد. روش دیگر جهت تحلیل جریان گذرا، تحلیل در حوزه فرکانس (FDA) است. برای بکارگیری FDA معادلات حاکم بر جریان گذرا ابتدا خطی سازی شده و سپس به حوزه فرکانس منتقل می شوند. در نهایت معادلات حاکم بصورت جبری ساده جهت حل مساله و استخراج پاسخ فرکانسی سیستم به کار می روند. بنابراین FDA بسیار سریعتر ازMOC است. همچنین FDAاساساً نبست به پارامترهای نشت حساس تر است و بنابراین مشخصات نشت را با وضوح بالاتری منعکس می¬کند. در این تحقیق یک روش ITA در حوزه فرکانس (IFDA) برای تعیین نشت و کالیبراسیون خطوط لوله توسعه داده می شود. به این منظور، یک مدل شبیه ساز هیدرولیکی در حوزه فرکانس جهت محاسبه پاسخ فرکانسی دبی و فشار بصورت تابعی از پارامترهای نشت و ضرایب افت توسعه داده می شود. سپس یک مدل مفهومی جهت تولید بهترین جریان گذرا در سیستم معرفی می شود. پس از آن، یک روش جدید به اسم میز تصمیم گیری (DTM) جهت طراحی سایت اندازه¬گیری برای مشخص کردن تعداد و مکان سنسورهای فشار در شبکه توسعه داده می شود. بر اساس مدل شبیه¬ساز و داده¬های اندازه¬گیری، یک مسئله برنامه ریزی غیرخطی (NLP) با تابع هدف اختلاف مربعات و متغیرهای تصمیم¬گیری پارامترهای نشت و ضرایب افت معرفی می گردد و برای حل مساله از یک الگوریتم ژنتیک (GA) حقیقی ساده استفاده می شود. مدل ارایه شده برای چند مثال تئوری و آزمایشگاهی شامل خطوط لوله و شبکه ها به کار برده شد. نتایج بدست آمده نشان داد مدل پیشنهادی از نظر محاسباتی بهینه، قابل اعتماد و آسان برای سیستم های واقعی است. همچنین در مقایسه با ITA در حوزه زمان آنالیز معکوس در حوزه فرکانس به پارامترهای نشت بسیار حساس تر بوده و دقت آن به میزان بسیار کمتری تحت تاثیر تخمین غیر دقیق ضرایب افت می باشد.

Text of Note

Name: MohammadhadiSurname:RanginkamanTitle : Leak Detection and Calibration of Pipelines Using Inverse Transient Analysis in Frequency DomainSupervisor: Dr. Ali Haghighi Advisor: Dr. Hossien Mohammad Vali SamaniDegree: Ph.D.University: Shahid Chamran University of AhvazDepartment : Civil EngineeringFaculty: EngineeringGraduating Date: 23 Feb 2017 Number of Pages: 197Keywords: Leak detection, Calibration, Pipeline, Water supply network, Inverse transient analysis, Frequency domain Leakage is the main reason of wasting water in transmission pipelines and water supply networks. Leaks occur in all piping systems because of bad quality of materials and construction, error in operation and maintenance, corrosion, high pressure, earth moving and traffic loads. It is always accompanied with serious environmental and economic costs. In two last decades, several methods for leak detection in pipelines have been developed based on the mathematical techniques. The Inverse Transient Analysis (ITA) is one of the most efficient and reliable leak detection methods. The ITA is developed on the basis of observed data, hydraulic simulation models and optimization techniques for leak detection and calibration of the system. Almost all ITA methods so far introduced are based on transient flow in the time domain and use of the method of characteristic (MOC) for hydraulic simulations. The MOC is the dominant numerical method for analyzing transient flow in complex piping systems. However, it is computationally inefficient and presents limited information about the faults and other features of the system in time domain. An alternative method for transient flow simulation is the Frequency Domain Analysis (FDA). For implementing the FDA, the transient flow governing equations are first linearized and then transformed to the frequency domain. The resultant equations are simple algebraic and analytically solved resulting in the frequency response of the system. The FDA is much faster than the MOC. Also, the FDA is substantially more sensitive to the leak parameters and hence, reflects the leak specification with higher resolution. In this research, an ITA method in the frequency domain (IFDA) is developed for leak detection and calibration of pipe networks. For this purpose, a hydraulic simulation model in the frequency domain is developed which returns the hydraulic response of flow and pressure in the system as a function of leak parameters.Then, a conceptual model is introduced to generate the most informative and useful transient flow in the system. Afterward, a novel technique called the Decision Table Method (DTM) is developed for the optimum measurement site design to indicate the number and locations of pressure sensors in the network. Based on the simulation model and the measured data, a Non-Linear Programming (NLP) problem with a least-square criterion objective function and the decision variables of leak parameters and pipe friction factors is introduced. To solve the problem, a simple real genetic algorithm is used. The proposed models are applied to some theoretical and experimental piping systems. The obtained results manifest that the proposed models are computationally efficient, reliable and easy to apply to real systems. Also, as compared to the ITA in the time domain the inverse frequency analysis is much more sensitive to the leak parameters, and its accuracy is significantly less affected by imprecise estimations of pipe friction factors.

Subject Term

پایان نامه دکتری تخصصی

Subject Term

دانشکده مهندسی

Subject Term

مهندسی عمران

Subject Term

عمران آب

Subject Term

تعیین نشت، کالیبراسیون، خطوط لوله، شبکه های آبرسانی، تحلیل معکوس جریان گذرا، حوزه فرکانس

رنگین کمان، محمد هادی

حقیقتی، علی، استاد رهنما

محمد ولی سامانی،حسین، استاد مشاور

Country

ایران

Date of Transaction

20230531

Call Number

پ،۱۴۲۷۴،م،۱۳۹۵

p

TF

92029

1

a

Y