Σχεδιασμός και βελτιστοποίηση δικτύων σωληνώσεων συμπιεστής ροής

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει αντικείμενο την μελέτη και βελτιστοποίηση δικτύων σωληνώσεων που χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά συμπιεστών ρευστών όπως το φυσικό αέριο, ο αέρας, ο ατμός κ.α. Αυτό επιτυγχάνεται ως εξής. Αρχικά με την κατανόηση και εμβάθυνση της θεωρίας που διέπει τα δίκτυα σωληνώσεων συμπιεστής ροής. Στην συνέχεια με την εκμάθηση ενός πανεπιστημιακού υπολογιστικού πακέτου, GAS2000, το όποιο χρησιμοποιείται για την ανάλυση δικτύων συμπιεστής ροής. Ακολουθεί η δημιουργία πηγαίου κώδικα (PNcompdes) σε περιβάλλον Matlab, ο οποίος πιστοποιήθηκε σε πολύπλοκα δίκτυα από το GAS2000. Η εργασία ολοκληρώνεται με την επέκταση του κώδικα PNcompdes, στον PNCompOpt, ο οποίος χρησιμοποιείται για την βελτιστοποίηση κόστους, δικτύων σωληνώσεων συμπιεστής ροής συνάρτηση της ισχύς των συμπιεστών και των διαμέτρων. To GAS2000 χρησιμοποιείται κυρίως για τις συγκρίσεις των αποτελεσμάτων του πηγαίου κώδικα, αφού πιστοποιήθηκε αρχικά για πολύ απλά δίκτυα. Αντικειμενικός σκοπός ήταν η δημιουργία ενός ευέλικτου πηγαίου κώδικα ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πραγματικές εφαρμογές και να προσαρμοστεί ανάλογα την περίπτωση, πολύ εύκολα με μικρό κόστος και υπολογιστικό χρόνο. Για την δημιουργία του πηγαίου κώδικα PNcompdes χρησιμοποιείται το περιβάλλον του Matlab, που υποστηρίζει τους αναγκαίους επιστημονικούς υπολογισμούς. Όσον αφορά την βελτιστοποίηση δικτύων σωληνώσεων, το κριτήριο για τον βέλτιστο σχεδίασμά είναι η ελαχιστοποίηση του συνολικού κόστους του δικτύου, το οποίο συνίσταται κυρίως σε δυο παραμέτρους, το κόστος εγκατάστασης, το οποίο είναι συνάρτηση των διαμέτρων των αγωγών και το κόστος λειτουργίας, το οποίο εξαρτάται από την ισχύ των συμπιεστών και αυξάνεται με το πέρασμα του χρόνου. Η βελτιστοποίηση δικτύων σωληνώσεων συμπιεστής ροής αποτελεί ένα πρόβλημα μη γραμμικής πολυδιάστατης βελτιστοποίησης με περιορισμούς, για την επίλυση χρησιμοποιούνται συμβατικές βαθμωτές τεχνικές.