تعیین موقعیت و زاویه انحراف آبگیرهای جانبی در آبراهه های قوسی U شکل با رویکرد شبیه‌سازی-بهینه‌سازی

Abstract

انتخاب دقیق محل آبگیری از قوس رودخانه‌ها و زاویه مناسب انحراف آبگیر، از عوامل اساسی در کاهش رسوبات وارده به سیستم انحراف و آبگیری است. در این تحقیق با تدوین یک متدولوژی جدید شبیه سازی-بهینه­سازی بر مبنای مدل بهینه­سازی الگوریتم ژنتیک چند هدفه (NSGAII)، مدل عددی FLUENT و مدل شبکه عصبی (ANN)، موقعیت و زاویه بهینه آبگیر جانبی در یک کانال U شکل بگونه ای تعیین‌ گردید که مقدار رسوب ورودی به آبگیر جانبی، کمینه و میزان دبی آبگیری بیشینه شود. بدین منظور، ابتدا میدان جریان و رسوب در کانال U شکل با آبگیر جانبی در تعداد محدودی از موقعیت های مختلف قوس، زوایای آبگیری مختلف و با دبی های آبگیری متفاوت توسط مدل فاز گسسته در نرم افزار FLUENT شبیه سازی گردید. سپس برمبنای نتایج حاصل از مدل عددی FLUENT، یک فرامدل جهت پیش‌بینی میزان رسوب انحرافی به آبگیر جانبی در کانال قوسی به ازای موقعیت، زاویه آبگیری و دبی آبگیری مورد نظر در مدل ANN ارائه شد. با اتصال مدل بدست آمده از ANN به مدل بهینه­سازی الگوریتم ژنتیک چند هدفه (NSGA-II)، جبهه پارتو شامل فهرستی از موقعیت‌ها و زاویه‌های بهینه آبگیر جانبی متناظر با مقادیر بهینه توابع هدف (حداکثر دبی آبگیری و حداقل رسوب انحرافی به آبگیر جانبی) و محدودیت‌های آن در کانالU شکل بدست می‌آید. در نهایت با استفاده از روش تصمیم گیری چند معیارهTOPSIS ، بهترین گزینه از بین گزینه‌های موجود در جبهه پارتو بدست می‌آید. نتایج نشان می‌دهد مقدار زاویه آبگیری بهینه بدست آمده برابر با 38 درجه و موقعیت بهینه بدست آمده برابر با 127 درجه می‌باشد.