مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تخمین همزمان دبی و مکان نشتی از خط لوله گاز طبیعی با استفاده از روش لونبرگ-مارکوارت

نویسندگان
1 عضو هیئت علمی و مدیر مرکز تحقیقات حفاری دانشگاه - دانشگاه شهید چمران اهواز
2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک- دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول
3 دانشجوی کارشناسی ارشد- دانشگاه شهید چمران اهواز
چکیده
در مقاله حاضر، دبی و مکان نشتی در خط لوله گاز طبیعی با استفاده از روش آنالیز معکوس تخمین زده شده است. برای این منظور، در ابتدا جریان ناپایای گاز طبیعی درون خط لوله به عنوان مسئله مستقیم شبیه سازی عددی شده است. در مسئله مستقیم فرض شده است که دبی جرمی و مکان نشتی معلوم است. معادلات حاکم بر این مسئله معادلات اویلر ناهمگن می باشند که اثر نشتی به صورت یک جمله چشمه در آن اعمال شده است. برای حل عددی این معادلات، روش تجزیه شار استیگر-وارمینگ به کار رفته است. سپس مکان و نرخ گاز نشت یافته از خط لوله با استفاده از روش تخمین پارامتر لونبرگ-مارکوارت تخمین زده شده است. این روش یک الگوریتم تکرار و بر اساس کمینه کردن مجموع مربعات خطاها می باشد که در این مقاله اختلاف بین فشارهای تخمینی و فشارهای اندازه گیری شده توسط فشارسنج (بطور عددی شبیه سازی شده است) به عنوان خطا در نظر گرفته شده است. نتایج مسئله مستقیم سازگاری خوبی با نتایج روش های مک-کورمک و مشخصه ها در بازه های زمانی مشخص دارد. نتایج آنالیز معکوس نشان می دهد که الگوریتم لونبرگ-مارکوارت روشی کارا و نسبتاً پایدار برای تخمین دبی جرمی و مکان نشتی در خط لوله انتقال گاز است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Simultaneous Estimation of Flow Rate and Location of Leakage in Natural Gas Pipeline Using Levenberg-Marquardt Method

نویسندگان English

Aziz Azimi 1
Fazel Khaliji 2
Mohsen Shabani 3
1 Assistant Professor and Management of Drilling Research Center- Shahid Chamran University of Ahvaz
2 M.Sc Student of Mechanical Engineering, Dezfoul Branch, Islamic Azad University
3 M.Sc. Student- Shahid Chamran University of Ahvaz
چکیده English

In this paper, mass flow rate and location of leakage in natural gas pipeline has been estimated simultaneously using inverse analysis. For doing so, at first natural gas transient flow in pipeline has been simulated numerically; this simulation is named direct problem. In the direct problem, it is assumed that the mass flow rate and location of leakage is definite and the governing equations are inhomogeneous well-known Euler equations. In these equations, the leakage effect has been considered as a source term. Steger–Warming flux splitting method has been used for numerical analysis of these equations. Then the location and mass flow rate of gas leakage of pipeline have been estimated simultaneously using Levenberg-Marquardt method for parameter estimation. This method is an iterative algorithm and based on minimizing the sum of the squares of the errors which are difference between pressures computed by the direct problem and pressures measured by pressure gauges. The results of the direct problem have good agreement with Mac–Cormack method and characteristics method of specified time intervals. The results of the inverse analysis demonstrate that Levenberg-Marquardt algorithm is stable and efficient enough to estimate simultaneously the mass flow rate and location of leakage in natural gas pipeline.

کلیدواژه‌ها English

Inverse analysis
Levenberg-Marquardt
Parameter estimation
Mass flow rate and location of leakage estimations
Natural gas pipeline