پایان نامه با کلید واژگان الگوریتم ژنتیک، مدل سازی، اندازه گیری

به آن شقایق های آتش گرفته
به آن یاس های چیده شده
به آن سر های جدا شده
به آن پیکر های پاره شده
و

به آنانی که با لبان تشنه عند ربهم یرزقون گشتند.
سپاسگزاری
حمد و سپاس یکتای بی همتا را که لطفش بر ما عیان است، ادای شکرش را هیچ زبان و دریای فضلش را هیچ کران نیست و اگر در این وادی هستیم، همه محبت اوست.
الهی ای مهربانتر از ما به ما، از تو می خواهم همه کسانی را که حتی ذره ای در انجام این امر مرا یاری نموده اند، در سایه لطف و محبت بی کرانت، سلامت، شادکام و موفق بداری.
اما به تبعیت از مولا و ولی نعمتمان، آقا امام رضا(ع) که فرمودند: « مَنْ لَمْ یَشْکُرِ الْمُنْعِمَ مِنَ الْمَخْلُوقِینَ لَمْ یَشْکُرِ اللَّهَ عَزَّ وَ جَلَّ»، بر خود لازم میدانم از زحمات اساتید گرانقدر جناب آقای دکتر اسماعیل زاده و دکتر مولا تشکر و قدردانی نمایم.
همچنین از جناب آقای دکتر رخشنده رو و مجموعه معاونت دانشجویی که در طول دو سال مانند پدری مهربان و دلسوز یار و یاور من و دوستانم در خوابگاه شهید مفتح بودند، کمال تشکر و قدردانی و مهربانی را دارم.
در اینجا جا دارد از جناب آقای هاشم اسماعیلی و سایر دوستانشان در مجموعه کارگاه دانشکده و جناب آقایان مهندس مصلایی و مهندس پروا در شرکت استاندارد صنعتی استان فارس صمیمانه تشکر نمایم.
سپاس آخر را به مهربانترین همراهان زندگیم، به پدر و مادر فداکار و مهربانم، دو خواهر گلم و همسر عزیزم تقدیم می کنم که حضورشان در فضای زندگیم مصداق بی ریای سخاوت بوده است.
پدر و مادر عزیزم، از زحمات بی دریغ و بی منت شما متشکرم. همیشه نیازمند محبت، لطف و دعای خیر شما هستم.
چکیده
مطالعه آزمایشگاهی پدیده ی سایش مایع حاوی شن در خطوط لوله
به کوشش
مهدی محمدی رهقی
در این کار، به بررسی پدیدهی سایش ایجاد شده به واسطهی حرکت سیالات دو فازی در خطوط لوله پرداخته شده است. سیال مورد بررسی متشکل از دو فاز مایع و جامد میباشد. فاز مایع، آب میباشد، ذرات شن نیز فاز جامد را تشکیل میدهند. در این تحقیق پارامترهای تأثیرگذار بر نرخ سایش، از جمله: سرعت سیال، اندازهی ذرات شن، غلظت ذرات شن و سختی و دانسیتهی فلز مورد هدف، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای بدست آوردن میزان سایش، از کوپنهای دیسکی از دو جنس آلومینیوم و فولاد در شش مکان مختلف از جریان (مطابق با شرایط عملیاتی بهره برداری و انتقال مواد نفتی) استفاده شده است. در ابتدا سرعت سایش مایع (تک فاز) در شش مکان گفته شده اندازه گرفته میشود و در مرحلهی بعد مطالعه سایش مایع حاوی ذرات جامد شن مورد بررسی قرار میگیرد. در هر مرحله نتایج بدست آمده با مقادیر تعیین شده توسط استانداردهای موجود مقایسه شده و راهکارهایی ارائه میشود. سپس با استفاده از دادههای آزمایش و بهره گیری از الگوریتم ژنتیک در نرم افزار متلب (روش تفاضل تکاملی Differential Evolution)، یک مدل ریاضی مناسب جهت محاسبهی نرخ سایش ارائه میشود. مقایسهی مدل ریاضی و داده های آزمایشگاهی نشان میدهد که این مدل توانایی خوبی جهت بیان دادههای آزمایشی دارد.
کلمات کلیدی: سایش دانههای شن، کوپن، نرخ سایش، الگوریتم ژنتیک
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول 1
مقدمه 1
مقدمه 2
1-1- اهمیت سایش و خوردگی در صنعت 2
1-2- سایش و خوردگی در صنایع نفت و گاز 3
فصل دوم 7
تئوری تحقیق 7
2-1- تعاریف سایش و خوردگی 8
2-2- انواع خوردگی 10
2-2-1- خوردگی گالوانیک 11
2-2-2- خوردگی یکنواخت 11
2-2-3- خوردگی پیل غلظتی 12
2-2-4- خوردگی حفره ای 12
2-2-5- خوردگی بین دانه ای 12
2-2-6- خوردگی تحت تنشی 12
2-2-7- خوردگی سایشی 13
2-3- مکانیسم های سایش 14
2-4- انواع سایش 16
2-4-1- سایش ناشی از دانه‌های شن و ماسه 16
2-4-1-1- اثر دبی تولید شن و روش انتقال آن 17
2-4-1-2- سرعت، گرانروی و چگالی سیال 18
2-4-1-3- شکل، اندازه و سختی ذرات شن 20
2-4-1-4- ترکیب و ماهیت اجزای سیال 22
2-4-1-5- پیکربندی مسیر جریان نظیر لوله های مستقیم، زانویی یا سه راهی 23
2-4-1-6- میزان سختی و مقاومت سطح مورد هدف 25
2-4-1-7- زاویهی برخورد ذرات شن 25
2-4-1-8- دما و فشار 26
2-4-2- سایش ناشی از قطره های مایع 27
2-4-3- خوردگی سایشی 29
2-4-4- پدیدهی کاویتاسیون 31
2-5- رابطهی تئوری برای محاسبهی نرخ سایش……………………………………………………………………..32
2-5-1- گزارش نرخ سایش ………………………………………………………………………………………………………………………..32
2-6- ارزیابی و محاسبهی نرخ سایش 33
2-6-1- اندازه گیری کاهش وزن ناشی از خوردگی و ساییدگی 34
2-6-2- پروب های مقاومت الکتریکی 37
2-6-3- دستگاه های اندازه گیری اولتراسونیک 39
2-6-4- پروب های الکتروشیمیایی 40
2-6-5- پرتونگاری با اشعهی ایکس و گاما 40
2-7- راهکارهای کاهش سایش 41
2-7-1- کاهش دبی تولید 41
2-7-2- طراحی سیستم لوله کشی 41
2-7-3- مواد مخصوص مقاوم در برابر سایش 42
2-7-4- افزایش ضخامت دیوارهی لوله 42
2-7-5- ممانعت از تولید شن و جداسازی آن 43
فصل سوم 44
مروری بر کارهای انجام شده 44
3-1- مقدمه 45
3-2- مدل سازی 46
3-2-1- دسته بندی مدل های موجود 47
3-3- مروری بر کارهای گذشته 48
3-4- مدل های ارائه شده 50
3-4-1- مدل فینی 50
3-4-2- مدل هاسر – ورنولد 51
3-4-3- مدل سالاما- ونکاتش 52
3-4-4- مدل سالاما 52
3-4-5- مدل مرکز مطالعات سایش و خوردگی دانشگاه تولسا 55
3-4-6- مدل شیرازی و همکاران 55
3-4-7- مدل فیزیکی 56
فصل چهارم 57
سیستم آزمایشگاهی و نحوهی انجام آزمایش ها 57
سیستم آزمایشگاهی و نحوهی انجام آزمایش ها 58
4-1- طراحی سیستم آزمایشگاهی 58
4-1-1- تجهیزات اصلی 58
4-1-2- تجهیزات جانبی 59
4-1-3- ذرات شن و ماسه 63
4-1-4- اندازه گیری وزن 63
4-2- نحوهی انجام آزمایش 64
4-3- طراحی آزمایش ها 66
4-3-1- متغیرهای مورد مطالعه در آزمایش 67
فصل پنجم 68
نتایج و بررسی داده های آزمایش 68
نتایج و بررسی داده های آزمایش 69
5-1- فرآیند تحقیق 69
5-2- روند آزمایش 70
5-3- طراحی آزمایش با استفاده از نرم افزار 70
5-4- آنالیز و بررسی داده ها 72
5-4-1- بررسی سرعت سایش سیال فاقد شن 73
5-4-2- بررسی تأثیر سرعت سیال حاوی ذرات شن 75
5-4-3- بررسی مکان های مختلف در خط لوله 77
5-4-4- بررسی اندازهی ذرات شن 78
5-4-5- بررسی تأثیر غلظت شن 79
5-4-6- تأثیر سختی و دانسیته کوپن 80
5-5- آنالیز ظاهری 83
5-5-1- میکروسکوپ الکترونی 84
5-5-2-آنالیز کوپن ها با میکروسکوپ الکترونی 85
5-6- مدل سازی 92
5-6-1- الگوریتم ژنتیک 92
5-6-2- روش تفاضل تکاملی (DE) 94
5-6-3- جزئیات پیاده سازی الگوریتم ژنتیک برای مدل سازی 94
5-6-4- نتایج مدل سازی 96
فصل ششم 99
نتیجه گیری و پیشنهادات 99
نتیجه گیری و پیشنهادات 100
6-1- نتیجه گیری 100
6-2- پیشنهادات 101
منابع 103
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل (2-1). مکانیسم فرآیند سایش 8
شکل (2-2). خوردگی یکنواخت سطح لوله های حفاری 11
شکل(2-3). سایش در اثر برخورد مستقیم 14
شکل(2-4). سایش در اثر برخورد اتفاقی 14
شکل (2- 5). تأثیر سایز ذرات و دانسیته و ویسکوزیتهی سیال بر رژیم جریان در داخل زانویی 22
شکل (2-6). شماتیکی از یک سه راهی مسدود 24
شکل (2-7). تأثیر زاویهی برخورد ذرات برای مواد نرم و ترد 26
شکل (2-8). مکانیسم خوردگی سایشی 30
شکل (2-9). انواع کوپن ها 35
شکل (2-10). نحوهی قرار گرفتن کوپن ها در لوله های جریان 36
شکل (2-11). نحوهی اتصال کوپن به هولدر 37
شکل (2-12). مکانیزم عملکرد یک پروب 38
شکل(2-13). نمونه ای از پروب های صنعتی 38
شکل(2-14). نحوهی عملکرد پروب آلتراسونیک 39
شکل(2-15). استفاده از اشعه ایکس و گاما برای تعیین میزان شن تولیدی 40
شکل (3-1).SET UP آزمایشگاهی دانشگاه تولسا 49
شکل(3-2). تابعیت F(Α) از زاویهی برخورد ذرات برای مواد نرم و مواد شکننده 51
شکل (3-3). مقایسه میزان سایش برای آب و نفت طبق رابطه سالاما 54
شکل(4-1). دستگاه سیکل جریان سیال برای اندازه گیری سایش در خطوط لوله 59
شکل(4-2). کوپن های استفاده شده در آزمایشات 59
شکل (4-4). نحوه اتصال بست، پیچ و واشر به یکدیگر 61
شکل (4-5). سوار شدن کوپن روی پیچ نگهدارنده 61
شکل (4-6). نحوه قرار گرفتن کوپن در: الف) زانویی، و ب) لوله عمودی 62
شکل (4-7). محل و نحوهی قرار دادن کوپن ها در جریان 62
شکل (4-8). ذرات شن در سایزهای مختلف 63
شکل(4-9). ترازوی استفاده شده برای توزین کوپن ها با دقت پنج رقم اعشار 64
شکل (4-10). سیستم آزمایش و مکان نصب کوپن ها 65
شکل (5-1). مقایسه میزان سایش سیال فاقد شن در سرعت های مختلف برای هر شش کوپن 73
شکل (5-2). تأثیر سرعت سیال بر مقدار سایش زانویی عمودی به افقی 74
شکل (5-3). تأثیر سرعت سیال حاوی ذرات شن با غلظت بالا بر مقدار سایش کوپن آلومینیوم 76
شکل (5-4). مقایسه سایش در دو حالت سیال فاقد شن و سیال با مقدار شن زیاد 76
شکل(5-5). نحوهی توزیع شن در جریان درون لوله، الف) لوله افقی. ب) لوله عمودی 77
شکل (5-7). تأثیر اندازهی ذرات بر مقدار سایش 79
شکل (5-8). تأثیر غلظت ذرات شن بر میزان سایش 80
شکل (5-9). تأثیر جنس (سختی) کوپن بر میزان سایش 81
شکل (5-10). تأثیر دانسیتهی کوپن بر میزان سایش 82
شکل(5-11). کوپن آلومینیومی. الف) قبل از تست ب) بعد از تست 85
شکل(5-12). تصویر الکترونی از کوپن آلومینیومی قبل از سایش در سه مقیاس 86
شکل (5-13). تصویر الکترونی از کوپن آلومینیومی بعد از سایش در سه مقیاس 87
شکل (5-14). تصویرالکترونی از کوپن فولاد کربن دار قبل از سایش در سه مقیاس 88
شکل (5-15). تصویرالکترونی از کوپن فولاد کربن دار بعد از سایش در سه مقیاس 89
شکل (5-16). کوپن فولادی. الف) قبل از تست ب) بعد از تست 90
شکل (5-17). حفرات ایجاد شده در سطح کوپن ها با بزرگنمایی بالا 91
شکل(5-18). ساختار الگوریتم ژنتیک 93
فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول (2-1). تأثیر غلظت شن بر روی سرعت بحرانی برای شیرهای مختلف 20
جدول (2-2). تأثیر جنس فلز بر روی سرعت سایش 25
جدول (2-3). سرعت سایش برای سیستم های گاز میعانی با نسبت های مختلف میعانات به گاز 28
جدول (3-1). میزان خوردگی برای جریانهای گاز، مایع و نفت در سرعتهای مختلف 53
جدول (3-2). ضریب تیزی دانههای شن 56
جدول (5-1). فاکتورهای بررسی شده در آزمایشات 71
جدول (5-2). تستهای گرفته شده

مطلب مرتبط :   دانلود پایان نامه ارشد درموردحق تصرف

دیدگاهتان را بنویسید