استفاده از رویکرد شبیه ساز-بهینه‌ساز سه‌ هدفه برای طراحی بهینۀ سرریز‌ ترکیبی پلکانی-کنگره‌ای با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی سنجاقک بهبودیافته

Abstract

سرریزها برای عبور دادن آب مازاد مخازن سدها در کنار آنها احداث می‌شوند. خرابی سدها در بسیاری از مواقع در اثر عبور آب از روی تاج، به سبب ناکافی بودن ظرفیت سرریز، اتفاق می‌افتد. سرریزهای کنگره‌ای با هندسۀ خاص خود توانایی افزایش دبی عبوری را نسبت به سایر سرریزها دارند. موضوع استهلاک انرژی جریان نیز امری مهم تلقی می‌شود. استفاده از سرریز پلکانی سبب کاهش سرعت و انرژی آب در پنجۀ سرریز می¬شود و از این رو آبشستگی و خرابی در پایین‌دست کاهش می‌یابد. در مطالعۀ حاضر برای اولین بار به کمک الگوریتم سنجاقک بهبودیافته چارچوبی جدید برای طراحی چندهدفۀ سرریز ترکیبی پلکانی و کنگره‌ای ذوزنقه‌ای ارائه شده است. بدین منظور از عملگر قدم‌زدن‌های تصادفی، به¬جای پرواز لِوی در الگوریتم سنجاقک استفاده شده است. ابتدا عملکرد الگوریتم بهبود داده شده روی چهار مثال مَحَک از سری ZDT بررسی شد. از مقایسۀ با پاسخ‌های الگوریتم سنجاقک، الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات مشخص شد که رویکرد استفاده شده موثر بوده و سرعت همگرایی و دقت در یافتن پاسخ بهینه بهبود یافته است. پس از آن یک کد شبیه‌سازی هیدرولیک جریان به صورت سرریز تکی و ترکیبی توسعه داده شد. نتایج صحت¬سنجی حاکی از خطای کمتر از 03/0 درصد بود. با اتصال مدل شبیه‌سازی توسعه داده شده و الگوریتم بهبود داده شده، مجموعه¬ای از طرح روی جبهۀ پارتو سه‌بعدی ارائه شد. به‌کارگیری رویکرد پیشنهادی برای سرریز سد ساروق توانسته است حدودا دبی عبوری و استهلاک انرژی را به ترتیب 25 درصد و 81 درصد افزایش و حجم بتن را 9 درصد کاهش دهد.