جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "open channels" در نشریات گروه "کشاورزی"
-
کانال های باز دارای نقش مهمی در انتقال آب و کنترل سیلاب هستند که البته هزینه زیادی به پروژه های آب رسانی تحمیل می کنند. در پژوهش حاضر برای نخستین بار، الگوریتم خفاش به منظور طراحی بهینه کانال های بازاستفاده شد. بدین منظور، 5 مدل مختلف در نظر گرفته شد. در مدل اول، از کانال ذوزنقه ای و معادله مانینگ استفاده گردید. مدل دوم مانند مدل اول است اما مقطع کانال ذوزنقه ای به دو بخش مثلثی و یک بخش مستطیلی تقسیم شد. در مدل سوم، سرعت حداکثر به عنوان یک محدودیت به مدل دوم اضافه شده. مدل چهارم مانند مدل دوم می باشد اما شیب جانبی مجاز به عنوان یک محدودیت لحاظ گردید. مدل پنجم نیز مانند مدل اول است اما عدد فرود به عنوان یک محدودیت اعمال شد. در مدل سازی ها، هزینه ساخت کانال به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شد. پارامتر های بهینه الگوریتم خفاش با استفاده از آنالیز حساسیت انتخاب شد. هم چنین مقدار ضریب تغییرات حاصل از ده اجرای تصادفی برای مدل های مختلف در حدود 0/00001 تا 0/00017می باشد. نتایج حاصل از الگوریتم پیشنهادی، با نتایج نرم افزار لینگو و هم چنین چندین الگوریتم هوشمند رایج مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج، حاکی از آن است که جواب های حاصل از الگوریتم خفاش به طور قابل توجه به جواب های بهینه مطلق نرم افزار لینگو نزدیک می باشد. دقت این الگوریتم در مقایسه با سایر الگوریتم های تکاملی نیز بالاتر می باشد. با توجه به دیگر نتایج، استفاده از الگوریتم خفاش در مقایسه با سایر روش های فراابتکاری، موجب کاهش هزینه تا 32% می گردد. در میان پنج مدل مورد بررسی، مدل دوم دارای کم ترین هزینه است. استفاده از مدل دوم بجای مدل اول موجب کاهش هزینه در حدود47% شد. از سوی دیگر، اضافه کردن محدودیت های سرعت مجاز، شیب مجاز و عدد فرود به مدل دوم موجب افزایش هزینه به ترتیب برابر 65%، 39% و 55% شد. هم چنین الگوریتم پیشنهادی برای مدل های مختلف در 100 تا500 تکرار همگرا شد.
کلید واژگان: الگوریتم خفاش, کانال های باز, طراحی بهینه, هزینه ساختOpen channels have an important role in transferring water and flood control. Of course, it imposes the high cost to water supply projects. In the present study for the first time, bat algorithm has been usedfor optimal channel design. For this purpose, five different models are considered. In the first model, trapezoidal channel and manning equation are used. The second model is such as the first model, but the trapezoidal cross-section of the channel divided into two triangular segments and one rectangular segment. In the thired one, the maximum velocity is considered as a constraint. The fourth model is such as the second model, but the permissible side slope is considered as a constraint. The fifth model resembled the first model, but Froude number is considered as a constraint. In modeling, the cost of channel construction is considered as an objective function. Optimal parameters of bat algorithm are selected by using thesensitivity analysis. The coefficient of variation of ten random runs for different models is about 0.00001 to 0.00017. The results of proposed algorithm have been compared with LINGO software solutions and several common intelligent algorithms. Based on the findings, the results of bat algorithm significantly are close to the global solutions of LINGO software. The accuracy of this algorithm is also more than the other evolutionary algorithms. According to the other results, using the bat algorithm for the different evolutionary methods hascausedto 32% decreasing in cost. Among five considered models, the second model has the lowest cost. Used second model instead the first model is lead to 47% decreasing in cost. But, adding maximum velocity, permissible side slope and Froud number constraints to the second model has caused to 65%, 39%, and 55% increase in cost. Also, the proposed algorithm converges in 100to 500 iterations.
Keywords: Bat algorithm, Construction cost, Open channels, Optimal design -
پیش بینی توزیع جریان در محل تقاطع کانال ها در شبکه های آبیاری و انتقال آب به منظور ارائه راهکار مناسب برای طراحی و حفاظت آن ها در مواقع اضطراری از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مطالعه با استفاده از قوانین بقای جرم، انرژی و مومنتم مدل تحلیلی یک بعدی توزیع جریان زیربحرانی در تقاطع چهارشاخه کانال های روباز ارائه و نتایج آن با مدل آزمایشگاهی مقایسه شد. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت دبی ورودی و تراز کف کانال های فرعی دبی خروجی از کانال اصلی افزایش یافت. کاهش عدد فرود کانال ورودی اصلی سبب افزایش دبی خروجی از کانال اصلی شد. تغییر ارتفاع سرریزهای خروجی تاثیر قابل توجهی بر روی توزیع دبی نداشت. بیشترین انحراف مقدار جریان به کانال خروجی فرعی برای زاویه 60 درجه و کمترین انحراف جریان در زاویه 90 درجه اتفاق افتاد. مقایسه نتایج مدل تحلیلی و آزمایشگاهی مطابقت خوبی را نشان داد به طوری که حداکثر خطای محاسباتی کمتر از 10% بود.
کلید واژگان: تقاطع چهار شاخه, توزیع جریان, کانال های روباز, قانون بقای جرم, انرژی و مومنتم, مدل تحلیلیPrediction of flow distribution is necessary in open channels junctions at irrigation and conveyance water systems in order to design suitable plans and protect them in emergency situations. In this study, a one dimensional analytical model of subcritical flow distribution using mass - energy and momentum conservation laws was presented for a four-branch junction of open channels and compared with experimental results. The results showed that as the inlet discharge ratio and bed elevation of the lateral channels increased, the outlet discharge of the main channel increased. Furthermore, as the Froud number at the inlet of the main channel decreased, the outlet discharge of it increased. Changes in the height of the weirs at the end of the outlet channels had no considerable effect on the flow distribution. The maximum and minimum deviations of the flow amounts to the outlet lateral channel occurred at the angles of 60 and 90 degrees, respectively. Comparison of the analytical and experimental results showed a good agreement between them so that the maximum error was less than 10%.
Keywords: Analytical model, Flow distribution, Four, branch junction, Mass, energy, momentum conservation laws, Open channels -
ساختمان کانال های روباز مصنوعی، زیرساخت های پرهزینه ای از نظر هزینه های مصالح، ساخت و نگهداری را در بردارند طراحی مقطع کانال با کمترین هزینه، با کم کردن مجموع هزینه های ساخت در واحد طول کانال با شرایط جریان یکنواخت امکان پذیر است. در این تحقیق تابع هدف بر اساس هزینه پوشش واحد طول کانال، هزینه خاکریزی و خاکبرداری واحد حجم، همچنین بر اساس هزینه هدر رفت آب از طریق تراوش و تبخیر نیزدر نظر گرفته شده و معادله عمومی مقاومت به عنوان تابع قید تساوی استفاده گردیده است. بدین منظور طراحی بهینه مقطع کانال ذوزنقه ای با استفاده ازالگوریتم ژنتیک با متغیرهای عمق، عرض کف و شیب های کناری انجام گرفت. دو روش و چندین مدل بی محدودیت و با محدودیت عمق نرمال، سرعت جریان، شیب کانال و عرض سطح آزاد کانال مورد بررسی قرار گرفت که اعمال محدودیت های عمق، سرعت و شیب ثابت سبب افزایش هزینه ولی محدودیت عرض سطح آزاد در مقایسه با مدل های دیگر سبب کاهش هزینه گردید بعلاوه مدل دیگری با کاربرد معادله مانینگ به عنوان قید تساوی به کار برده شد.
کلید واژگان: بهینه سازی, طراحی, کانال های روباز, محدودیتArtificial open channel structures are expensive infrastructures in terms of their materials, construction and maintenance. Design of a minimum cost channel section involves minimization of the sum of costs per unit length of the channel, subject to uniform flow condition in the channel. In this research, the objective function was expressed using the cost per unit length of the channel for lining, the depth-dependent unit volume earthwork cost, and the cost of water lost due to seepage and evaporation. A general resistance equation was used as an equality constraint. Optimal design of trapezoidal channel sections using genetic algorithm with depth, bottom width and side slope variables was accomplished. Two methods and several Models were evaluated including no restriction and restriction on normal depth, velocity of flow, side slope and top width. Restricted depth, velocity and side slope resulted in higher costs. However restricted top width resulted in lower costs comparing with other models. Also, another model was employeed which used the Manning equation as an equality constraint.Keywords: Design, Open channels, Optimization, Restricted
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.