دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی مکانیک 

  آقای مهندس جواد محمودی‌مهر، دانشجوی دوره دکتری دانشکده مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی، بیست و پنجم مهرماه91، از رساله خود با عنوان

 « مدلسازی و بهینه سازی خطوط انتقال گاز طبیعی» دفاع نمود.

  چکیده این رساله که راهنمایی آن را دکتر سپهر صنایع بر عهده داشتند به شرح زیر می‌باشد.

  تحقیقات پایان نامه حاضر، حول سه محور مدلسازی، بهینه سازی عملکرد و طراحی بهینه شبکه های انتقال گاز صورت پذیرفته است.

  مدلسازی انجام گرفته عبارت است از حل دستگاه معادلات غیر خطی، متشکل از معادلات گسسته سازی شده جریان درون لوله ها و معادلات شبه پایای [1] مربوط به کمپرسورها، توربین های گاز دو شفته (به عنوان محرک کمپرسورها) و انشعابات. در این بخش، ضمن ارائه فرم جدیدی از معادلات حاکم بر جریان تراکم پذیر درون لوله ها، تأثیر دمای اتمسفر، بار جزئی و سرعت دورانی شفت خروجی بر کارایی توربین گاز در نظر گرفته شده است. مقایسه مدلسازی های همدما و غیرهمدما، و بررسی تأثیر دمای سطح زمین بر عملکرد پایا و ناپایای یک خط لوله و ایستگاه واقع بر آن، از دیگر فعالیتهای انجام گرفته در این بخش است.

  منظور از بهینه سازی عملکرد در این پایان نامه، کمینه سازی نرخ سوخت مصرفی یک شبکه دلخواه با سخت افزار معین از طریق تعیین مقادیر بهینه پارامترهای عملکردی آن می باشد. در این بخش، تحقیقات در دو سطح ایستگاه و شبکه صورت پذیرفته است. بررسی ها در سطح ایستگاه نشان داد که فرض مصرف [2] یکسان برای ایستگاه با توربوکمپرسورهای مشابه فرضی قابل اعتماد بوده، اما در مورد ایستگاه با توربوکمپرسورهای غیرمشابه ممکن است به حل زیر بهینه [3] منجر شود. در سطح شبکه، الگوریتم برنامه ریزی پویای غیرمتوالی [4] ، به عنوان تنها روش تضمین کننده حل بهینه مطلق مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین این روش، از دو جهت، به منظور اضافه نمودن شرایط on/off هر یک از ایستگاهها به متغیرهای تصمیم گیری، و همچنین قابلیت اجرا بر شبکه های حلقوی، توسعه یافته است. اما به علت زمان محاسباتی بالا و اغلب غیرعملی روش برنامه ریزی پویای غیرمتوالی در شبکه های حلقوی، الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش جایگزین پیشنهاد و اعتبار سنجی شده است.

  هدف از طراحی بهینه شبکه در این پایان نامه، حداقل سازی مجموع هزینه های سرمایه گذاری و عملکردی، برای انتقال نرخهای جریان معینی از گاز طبیعی از منابع به نقاط تحویل می باشد. بر خلاف بهینه سازی عملکرد، در طراحی بهینه، سخت افزار شبکه از پیش معین نیست. طیف وسیعی از پارامترهای طراحی، از جمله طرح بندی شبکه [5] ، قطر هر یک از خطوط لوله، مقادیر فشار در گره های تحویل و منبع، تعداد و مکان ایستگاههای افزایش فشار در هر یک از خطوط و شرایط عملکردی شان، در مسئله طراحی بهینه در نظر گرفته شده است. به علت پیچیدگی مسئله، ارائه یک روش بهینه سازی کارآمد، چالشی اساسی در این حوزه است. به همین منظور، روشی ترکیبی که از خواص بهینه خط لوله منفرد به عنوان زیربرنامه ای در الگوریتم ژنتیک استفاده می نماید ارائه شده و مورد ارزیابی قرار گرفته است. در کنار بحث و تحلیل نتایج حاصل از طراحی بهینه یک مطالعه موردی، مشاهده شد که اگر چه کوتاهترین مسیر بین گره ها همواره به عنوان یک طرح بندی مناسب مورد نظر است، اما لزوماً طرح بندی بهینه نیست. 

  [1] Quasi steady

  2 نسبت جریان عبوری از کمپرسور به حداکثر جریان مجاز

  [3] Sub-optimal

  [4] Non-sequential dynamic programming

  [5] Network layout