عنوان |
صفحه |
فصل اول: مقدمه و مروري بر تحقيقات پيشين |
1 |
1-1 مقدمه |
1 |
1-2 اهداف پايان نامه حاضر |
3 |
1-3 مروري بر تحقيقات پيشين |
3 |
1-3-1- طراحي شبکه گاز |
3 |
1-3-2- تئوري ساختاری |
6 |
فصل دوم: مفاهيم طراحي و بهينه سازي |
7 |
2- 1 مقدمه ای در طراحی |
7 |
2- 2 فرآیند طراحی |
7 |
2- 3 فرايند طراحي متداول در مقابل بهينه سازي |
8 |
2- 4 نقش رايانه در بهينه سازي |
11 |
2- 5 تعريف بهينه سازي |
11 |
2- 6 مفاهيم بهينه سازي |
11 |
2- 7 تاريخچه روش هاي بهينه سازي |
12 |
2-8 روش هاي مختلف بهينه سازي |
14 |
2-8-1- روش هاي محاسباتي |
14 |
2-8-2- روش هاي شمارشي |
15 |
2-8-3- روش هاي تصادفي |
15 |
فصل سوم: معادلات حاکم بر جريان درون لوله ها |
16 |
3- 1 حرکت سيالات تراکم ناپذير در لوله ها |
16 |
3-1-1- انواع رژيم جريان سيال در لوله ها |
16 |
3-1-1-1- جريان آرام |
16 |
عنوان |
صفحه |
3-1-1-2- جريان مغشوش |
17 |
3-1-2- جريان آرام در لوله اي استوانه ای |
17 |
محاسبه افت فشار |
18 |
3-1-3- جريان مغشوش در لوله هاي استوانه اي |
19 |
3-1-3-1- منحني توزيع سرعت ها |
20 |
3-1-3-2- محاسبه افت فشار |
22 |
3-1-4- جريان مغشوش در لوله هاي صاف |
22 |
3-1-5- جريان مغشوش در لوله هاي زبر |
23 |
3- 2 حرکت سيالات تراکم پذير در لوله ها |
26 |
3-2-1- مقدمه |
26 |
3-2-2- معادلات اساسي در حرکت سيالات تراکم پذير |
26 |
3-2-2-1- رابطه پيوستگي |
26 |
3-2-2-2- معادله حرکت |
27 |
3-2-2-3- رابطه انرژی |
27 |
3-2-2- جريان تکدما از درون لوله با قطريکنواخت |
28 |
فصل چهارم: رويکرد تئوري ساختاری در طراحي شبکه هاي توزيع سيال |
30 |
4- 1 تئوري ساختاري |
30 |
4- 2 سيستم هاي در بردارنده جريان سيال |
35 |
4-2-1- جريان بين دو نقطه |
35 |
انتخاب بهترين سطح مقطع |
35 |
4-2-2- اتصالT شکل و Y شکل |
39 |
4-2-2-1- جريان تراکم ناپذير با رژيم آرام |
40 |
4-2-2-2- جريان تراکم ناپذير با رژيم آشفته |
44 |
4 -2-2-3- جريان تراکم پذير با رژيم آرام |
46 |
4 -2-2-4- جريان تراکم پذير با رژيم آشفته |
49 |
4-2-3- جريان بين يک نقطه و تعدادي زيادي از نقاط |
51 |
4-2-3-1- شبکه درختي براي جريان سيال |
51 |
4-2-3-2- انواع شبکه درختي |
53 |
الف) شبکه درختي تک جفتی |
53 |
عنوان |
صفحه |
الف-1- جريان تراکم ناپذير با رژيم آرام |
54 |
الف-2- جريان تراکم ناپذير با رژيم آشفته |
57 |
الف-3- جريان تراکم پذير با رژيم آرام |
59 |
الف-4- جريان تراکم پذير با رژيم آشفته |
61 |
ب) شبکه درختي دو جفتی |
64 |
ب-1- جريان تراکم ناپذير با رژيم آشفته |
64 |
ب-2- جريان تراکم پذير با رژيم آرام |
69 |
ب-3- جريان تراکم پذير با رژيم آشفته |
70 |
ج) شبکه درختي سه جفتی |
72 |
ج-1- جريان تراکم ناپذير با رژيم آشفته |
72 |
ج-2- جريان تراکم پذير با رژيم آرام |
76 |
ج-3- جريان تراکم پذير با رژيم آشفته |
78 |
د)شبکه درختي با جفت دلخواه |
80 |
4-3 محاسبه افت فشار در حالت کلي |
82 |
4-3-1- جريان تراکم ناپذير با رژيم آرام |
83 |
4-3-2- جريان تراکم ناپذير با رژيم آشفته |
86 |
4-3-3- جريان تراکم پذير با رژيم آرام |
92 |
4-3-4- جريان تراکم پذير با رژيم آشفته |
94 |
4-4 شبکه درختي با کمترين طول لوله |
100 |
4-4-1- کمترين طول لوله در صفحه |
100 |
4-4-2- کمترين طول لوله روي ديسک |
101 |
4- 5 مقايسه بين درخت بهينه و درخت با طول لوله کمينه(با فرض جريان تراکم ناپذير آرام) |
105 |
4- 6 مقايسه بين درخت بهينه و درخت با طول لوله کمينه (با فرض تراکم ناپذير جريان آشفته) |
106 |
فصل پنجم – بهينه سازي شبکه شاخه اي گاز با تئوري ساختاري |
109 |
5-1- ويژگي هاي گاز طبيعي |
109 |
|
|
|
عنوان |
صفحه |
5- 2 شبکه توزيع گاز |
110 |
الف) شبکه شاخه اي |
110 |
ب) شبکه حلقوي |
110 |
ج) شبکه مختلط |
110 |
5- 3 بررسي امکان بکارگيري تئوري ساختاري درسيستم شاخهاي گاز طبيعي |
111 |
5-3-1- طراحي اتصالات متوالي |
115 |
5-3-2- طراحي اتصالات موازي |
117 |
5- 4 مدل سازي شبکه و روش حل آن |
120 |
5-4-1- تابع هدف |
120 |
5-4-2- قيود |
121 |
5-4-3- طراحي شبکه شاخه اي توزيع گاز |
121 |
5- 5 طراحي و بهينه سازي يک سيستم نمونه شاخه اي گاز طبيعي |
125 |
فصل ششم – ارائه نتايج و بحث: طراحي چند شبکه گاز رساني به کمک تئوري ساختاري |
132 |
6-1 مسئله اول |
133 |
6-2 مسئله دوم |
143 |
6-3 مسئله سوم |
152 |
فصل هفتم – جمع بندي نتايج |
163 |
7-1 نتيجه گيري |
163 |
7-2 پيشنهادات |
164 |
منابع و ماخذ |
165 |
فهرست شکل ها
عنوان و شماره |
صفحه |
شکل 2-1- الگوی تکامل سيستم |
8 |
شکل 2-2- فرايند طراحي متداول |
9 |
شکل 2-3- فرايند بهينه سازي |
10 |
شکل 3-1- تغييرات سرعت نسبت به زمان در يک نقطه از لوله |
19 |
شکل 3-2- مقايسه منحني توزيع سرعت ها در جريان آرام و مغشوش |
20 |
شکل 3-3-منحني توزيع سرعت ها در لوله در حالات مختلف |
21 |
شکل 3-4- تغييرات افت فشار نسبت به سرعت يا شدت جريان در حالات مختلف |
22 |
شکل 3-5- تغييرات ضريب اصطکاک نسبت به تغييرات عدد رينولدز و زبري نسبي |
24 |
شکل 3-6- منحني مودي |
25 |
شکل 4-1- درختان به عنوان نمونه اي از ساختار هاي طبيعي بهينه |
31 |
شکل 4-2- شش ها به عنوان نمونه اي ديگر از ساختارهاي خود بهينه |
32 |
شکل 4-3- مقايسه شش انسان با شبکه درختي |
33 |
شکل 4-4- شش انسان |
33 |
شکل 4-5- جريان در حوزه رود خانه ها |
34 |
شکل4-6- بکار گيري ساختار درختي در خنک کاري |
35 |
شکل 4-7- جريان بين دو نقطه |
36 |
شکل 4-8- انتخاب سطح مقطع |
39 |
شکل 4-9- اتصال T شکل |
40 |
شکل 4-10 – اتصال Y شکل |
45 |
شکل 4- 11- ساختار درختي |
52 |
شکل 4- 12- شبکه درختي تک جفتی |
53 |
شکل 4- 13- شبکه درختي تک جفتی با سه لوله مرکزي |
56 |
عنوان و شماره |
صفحه |
شکل 4- 14- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي
|
59 |
شکل 4- 15-نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي
|
64 |
شکل 4- 16- شبکه درختي دو جفتي |
67 |
شکل 4- 17- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي
|
68 |
شکل 4- 18- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي
|
72 |
شکل 4- 19- شبکه درختي سه جفتي |
75 |
شکل 4- 20- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي
|
76 |
شکل 4- 21- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي در جريان آرام تراکم پذير و جريان آشفته تراکم پذير در ساختار درختي سه جفتي |
79 |
شکل 4- 22- شبکه درختي با تعداد جفت دلخواه |
80 |
شکل 4-23- تغييرات مقاومت کل جريان بر حسب تعداد نقاط روي دايره |
83 |
شکل 4-24- جهش ناگهاني در ساختار جريان |
85 |
شکل 4-25- انتخاب بهترين ساختار درختي با 192 مصرف کننده |
86 |
شکل 4-26- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي در جريان آرام تراکم ناپذير و جريان آشفته تراکم ناپذير در ساختار درختي چهار جفتي |
87 |
شکل 4-27- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي در جريان آرام تراکم ناپذير و جريان آشفته تراکم ناپذير در ساختار درختي پنج جفتي |
88 |
عنوان و شماره |
صفحه |
شکل 4-28- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي در جريان آرام تراکم ناپذير و جريان آشفته تراکم ناپذير در ساختار درختي شش جفتي |
89 |
شکل 4-29- نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي در جريان آرام تراکم ناپذير و جريان آشفته تراکم ناپذير در ساختار درختي هفت جفتي |
90 |
شکل4-30- تغييرات مقاومت کل جريان (f) برحسب تعداد مصرف کنندگان در جريان تراکم ناپذير آشفته |
91 |
شکل4-31- تغييرات مقاومت کل جريان (f) برحسب تعداد مصرف کنندگان در جريان تراکم پذير آرام |
93 |
شکل 4-32-نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي در جريان آرام تراکم پذير و جريان آشفته تراکم پذير در ساختار درختي چهار جفتي |
95 |
شکل 4-33-نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي در جريان آرام تراکم پذير و جريان آشفته تراکم پذير در ساختار درختي پنج جفتي |
96 |
شکل 4-34-نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي در جريان آرام تراکم پذير و جريان آشفته تراکم پذير در ساختار درختي شش جفتي |
97 |
شکل 4-35-نمودار تغييرات مقامت چريان f با تعداد لوله هاي مرکزي در جريان آرام تراکم پذير و جريان آشفته تراکم پذير در ساختار درختي هفت جفتي |
98 |
شکل4-36- تغييرات مقاومت کل جريان (f) برحسب تعداد مصرف کنندگان در جريان تراکم ناپذير آشفته |
99 |
شکل 4-37- شبکه درختي با کمترين طول لوله در صفحه |
100 |
شکل 4-38- شبکه درختي با کمترين طول لوله روي ديسک |
102 |
شکل 4-39- درخت بهينه و درخت با طول لوله کمينه |
105 |
شکل 4-40- نمودار تغييرات مقاومت کل جريان با تعداد مصرف کنندگان |
106 |
شکل 4-41- منحني تغييرات مقامت چريان بر حسب تعداد جفت ها |
107 |
شکل 4-42- منحني تغييرات مقامت چريان بر حسب تعداد لوله ها |
108 |
شکل 5-1- اتصال با انشعابات موازي |
112 |
شکل 5-2- نقشه محل لوله هاي شبکه شاخه اي |
113 |
شکل 5-3- نقشه گره شکل 5-2 |
114 |
عنوان و شماره |
صفحه |
شکل 5-4- مسير توزيع گاز در شبکه شاخه اي 5-2 |
115 |
شکل5-5- اتصال دو شاخه اي در محل گره از شبکه شاخه اي شکل 5-4 |
117 |
شکل 5-6- اتصال دو شاخه اي |
119 |
شکل 5-7- شبکه توزيع گاز |
123 |
شکل 5-8- الگوريتم طراحي شبکه شاخه اي گاز |
124 |
شکل 5-9- خط اصلي لوله گاز در ورودي يک روستا |
125 |
شکل5-10- شماره ومحل لوله ها شبکه شاخه ای متقارن شکل 5-9 |
126 |
شکل5-11- جهت جريان گاز در شبکه شاخه ای متقارن شکل 5-9 |
127 |
شکل5-12- طول لوله ها در شبکه شاخه ای متقارن شکل 5-9 |
127 |
شکل5-13- قطر لوله ها در شبکه شاخه ای متقارن شکل 5-9 |
128 |
شکل5-14- مقايسه بين قطرهاي طراحي شده و قطرهاي بهينه براي هر لوله |
131 |
شکل6-1- شبکه شاخه اي توزيع گاز مسئله اول |
133 |
شکل6-2- نقشه گره مساله اول |
134 |
شکل6-3- شماره و محل لوله ها شبکه شاخه اي مساله اول |
136 |
شکل6-4- جهت جريان گاز در شبکه شاخه اي مساله اول |
138 |
شکل6-5- طول لوله ها در شبکه شاخه اي مساله اول |
139 |
شکل6-6- قطر لوله ها در شبکه شاخه اي مساله اول |
141 |
شکل6-7- دومين شبکه شاخه اي مورد بررسي |
143 |
شکل6-8- نقشه گره مساله دوم |
144 |
شکل6-9- شماره و محل لوله ها شبکه شاخه اي مساله دوم |
145 |
شکل6-10- جهت جريان گاز در شبکه شاخه اي مساله دوم |
147 |
شکل6-11- طول لوله ها در شبکه شاخه اي مساله دوم |
148 |
شکل6-12- قطر لوله ها در شبکه شاخه اي مساله دوم |
150 |
شکل6-13- سومين شبکه شاخه اي مورد بررسي |
152 |
شکل6-14- نقشه گره مساله سوم |
153 |
شکل6-15- شماره و محل لوله ها شبکه شاخه اي مساله سوم |
154 |
شکل6-16- جهت جريان گاز در شبکه شاخه اي مساله سوم |
157 |
شکل6-17- طول لوله ها در شبکه شاخه اي مساله سوم |
158 |
شکل6-19- قطر لوله ها در شبکه شاخه اي مساله سوم |
161 |
عنوان و شماره |
صفحه |
شکل6-21- منحني تغييرات هزينه در مسيرهاي شبکه مسئله سوم |
165 |
فهرست جدول ها
عنوان و شماره |
صفحه |
جدول 4-1- مقاومت در جريان آرام براي لوله هاي مستقيم |
38 |
جدول 4-2- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت تک جفتي |
58 |
جدول 4-3-مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت تک جفتي |
63 |
جدول 4-4- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت دو جفتي |
68 |
جدول 4-5- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت دو جفتي |
71 |
جدول4-6- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت سه جفتي |
76 |
جدول 4-7- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت سه جفتي |
79 |
جدول 4-8- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت چهار جفتي |
87 |
جدول 4-9- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت پنج جفتي |
88 |
جدول 4-10- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت شش جفتي |
89 |
جدول4-11- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم ناپذير براي درخت هفت جفتي |
90 |
جدول 4-12- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت چهار جفتي |
95 |
جدول 4-13- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت پنج جفتي |
96 |
جدول 4-14- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت شش جفتي |
97 |
عنوان و شماره |
صفحه |
جدول 4-15- مقايسه مقامت چريان در جريان آرام و آشفته تراکم پذير براي درخت هفت جفتي |
98 |
جدول 5-1- مقادير طول لوله ها و دبي گاز خروجي از گره ها |
126 |
جدول 5-2- نتايج بدست آمده براي قطر لوله ها و سرعت درون آنها |
129 |
جدول 5-3- مقادير فشار خروجي در گره ها |
130 |
جدول 6-1- اطلاعات لوله هاي موجود |
135 |
جدول 6-2- مقادير طول لوله ها و دبي گاز خروجي از گره ها ي مسئله اول |
137 |
جدول 6-3- نتايج به دست آمده مربوط به انتخاب قطر و سرعت گاز درون لوله ها در مساله اول |
140 |
جدول 6-4- نتايج به دست آمده مربوط به فشار خروجي در گره ها در مساله اول |
142 |
جدول 6-5- مقادير طول لوله ها و دبي گاز خروجي از گره ها ي مسئله دوم |
146 |
جدول 6-6- نتايج به دست آمده مربوط به انتخاب قطر و سرعت گاز درون لوله ها در مساله دوم |
149 |
جدول 6-7- نتايج به دست آمده مربوط به فشار خروجي در گره ها در مساله دوم |
151 |
جدول 6-8- مقادير طول لوله ها و دبي گاز خروجي از گره ها ي مسئله سوم |
155 |
جدول 6-9- نتايج به دست آمده مربوط به انتخاب قطر و سرعت گاز درون لوله ها در مساله دوم |
159 |
جدول 6-10- نتايج به دست آمده مربوط به فشار خروجي در مسئله سوم |
162 |
|
|
|
فهرست نشانه هاي اختصاری
بيان کننده |
نام نشانه اختصاري |
طول المان روي ديسک ( متر) |
a |
سطح مقطع لوله (مجذور متر) |
A |
عرض المان روي ديسک ( متر) |
b |
طول االمان مستطيلي در صفحه (متر) |
c |
سرعت صوت (متر بر ثانيه) |
C |
قطر لوله در دياگرام مودي يا طول واحد نفوذ (متر) |
d |
قطر لوله (متر) |
D |
ضريب افت در لوله (پاسکال) |
f |
شتاب جاذبه زمين (مجذور متر بر ثانيه) |
g |
شدت جريان وزني سيال (نيوتن بر ثانيه) |
G |
انتالپي مخصوص سيال |
h |
قطر المان روي ديسک ( متر) |
l |
طول لوله (متر) |
L |
نسبت دبي جرمي دو لوله متوالي |
n |
تعداد نقاط روي دايره |
N |
تعداد لوله ها در مرکز ديسک |
|
ميزان گرماي انتقالي (ژول) |
q |
دبي حجمي سيال (متر مکعب بر ثانيه) |
Q |
شعاع لوله (متر) |
r |
ثابت عمومي گاز ها |
R |
بيان کننده |
نام نشانه اختصاري |
|
|
|
سرعت طولي (متربر ثانيه) |
u |
سرعت متوسط جريان در لوله (متربر ثانيه) |
|
سرعت بيشينه جريان در لوله (متربر ثانيه) |
|
فاصله افقي (متر) |
x |
فاصله عمودي از محور لوله ( متر) |
y |
نسبت دو قطر متوالي |
w |
فشار (پاسکال) |
P |
عدد ماخ |
M |
حجم کل سيال درون لوله ها ( متر مکعب) |
V |
ارتفاع نسبي سيال نسبت به سطح مبنا (متر) |
Z |
تغييرات فشار در طول لوله (پاسکال) |
ΔP |
افت فشار (پاسکال) |
Re |
ويژگي هندسي سيستم |
Sv |
ثابت پوازيه |
Po |
افت فشار کل در لوله براي جريان آرام (پاسکال) |
|
افت فشار کل در لوله براي جريان آشفته (پاسکال) |
|
دماي ميانگين سيال در لوله (کلوين) |
|
شدت جريان جرمي سيال (کيلو گرم بر ثانيه) |
|
افت فشار ناشي از اصطکاک (پاسکال) |
بيان کننده |
نام نشانه اختصاري یوناني |
|
|
|
زاويه بين دو لينک مرکزي بر روي ديسک ( درجه) |
α |
زاويه بين دو لينک محيطي بر روي ديسک ( درجه) |
β |
وزن مخصوص سيال (نيوتن بر متر مکعب) |
γ |
ضريب لاگرانژ براي طول لوله |
Γ |
ضخامت شعاعي (متر) |
δ |
زاويه بين دو المان شعاعي روي ديسک (درجه) |
θ |
ضريب سيالت تراکم پذير |
λ |
ضريب لاگرانژ براي قطر لوله |
Λ |
لزجت ديناميک (کيلو گرم بر متر ثانيه) |
µ |
نسبت طول دو لوله متوالي |
ξ |
لزجت سينماتيک(مجذور متر بر ثانيه) |
υ |
عدد پي |
Π |
چگالي سيال (کيلو گرم بر متر مکعب) |
ρ |
تنش برشي ناشي از گرانروي (پاسکال) |
τ |
تابع لاگرانژ براي قطر |
φ |
تابع لاگرانژ براي طول لوله |
ψ |
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.