دسترسی نامحدود
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
برای ارتباط با ما می توانید از طریق شماره موبایل زیر از طریق تماس و پیامک با ما در ارتباط باشید
در صورت عدم پاسخ گویی از طریق پیامک با پشتیبان در ارتباط باشید
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
درصورت عدم همخوانی توضیحات با کتاب
از ساعت 7 صبح تا 10 شب
ویرایش: 1 نویسندگان: Gerd Steinebach, Roland Rosen, Annelie Sohr (auth.), Alexander Martin, Kathrin Klamroth, Jens Lang, Günter Leugering, Antonio Morsi, Martin Oberlack, Manfred Ostrowski, Roland Rosen (eds.) سری: International Series of Numerical Mathematics 162 ISBN (شابک) : 3034804350, 9783034804363 ناشر: Birkhäuser Basel سال نشر: 2012 تعداد صفحات: 200 زبان: English فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) حجم فایل: 4 مگابایت
کلمات کلیدی مربوط به کتاب بهینه سازی ریاضی شبکه های آب: بهینه سازی، ریاضیات محاسباتی و آنالیز عددی، حساب تغییرات و کنترل بهینه، بهینه سازی، ریاضیات، عمومی
در صورت تبدیل فایل کتاب Mathematical Optimization of Water Networks به فرمت های PDF، EPUB، AZW3، MOBI و یا DJVU می توانید به پشتیبان اطلاع دهید تا فایل مورد نظر را تبدیل نمایند.
توجه داشته باشید کتاب بهینه سازی ریاضی شبکه های آب نسخه زبان اصلی می باشد و کتاب ترجمه شده به فارسی نمی باشد. وبسایت اینترنشنال لایبرری ارائه دهنده کتاب های زبان اصلی می باشد و هیچ گونه کتاب ترجمه شده یا نوشته شده به فارسی را ارائه نمی دهد.
سیستمهای آبرسانی و زهکشی و سیستمهای کانال آب مختلط شبکههایی هستند که دینامیک بالای آنها از یک سو توسط عادات مصرفکننده در مورد آب آشامیدنی و از سوی دیگر تحت تأثیر شرایط آب و هوایی، بهویژه بارندگی تعیین میشود. دست شبکه های آب با توجه به اندازه آنها از صدها یا هزاران عنصر سیستم تشکیل شده است. علاوه بر این، انواع مختلفی از تصمیمات (مستمر و گسسته) در مدیریت آب باید اتخاذ شود. شبکه ها باید از نظر توپولوژی و عملکرد با هدف قرار دادن معیارهای مختلف بهینه شوند. معیارها ممکن است برای مثال معیارهای اقتصادی، اجتماعی یا زیست محیطی باشند و ممکن است با یکدیگر رقابت کنند.
توسعه سیستم های مدل پیچیده و استفاده از آنها برای اخذ تصمیمات بهینه در مدیریت آب با سرعتی سریع در حال انجام است. روشهای شبیهسازی و بهینهسازی که در تحقیقات عملیاتی سرچشمه میگیرند برای چندین دهه مورد استفاده قرار گرفتهاند. معمولاً با همکاری مستقیم بسیار محدود با ریاضیات کاربردی.
تحقیق ارائه شده در اینجا با هدف پر کردن این شکاف و در نتیجه باز کردن فضا برای هم افزایی و نوآوری است. این به طور مستقیم برای مشکلات عملی مربوطه قابل اجرا است و با همکاری شرکت های تاسیسات و دامپینگ، تامین کنندگان زیرساخت و دفاتر برنامه ریزی انجام شده است. ارتباط نزدیک و مستقیم با عملکرد مدیریت آب با درگیر کردن دانش کاربردی گرا از حوزه مهندسی عمران ایجاد شده است. در بخش ریاضی، همه رشتههای لازم شامل بهینهسازی اعداد صحیح مختلط، بهینهسازی مکانیابی چند هدفه و تسهیلات، اعداد برای سیستمهای حملونقل پویا با پیوند متقابل و بهینهسازی و همچنین کنترل سیستمهای ترکیبی درگیر بودند.
بیشتر تحقیقات ارائه شده توسط پروژه مشترک "بهینه سازی گسسته-پیوسته سیستم های آب پویا" وزارت آموزش و تحقیقات فدرال (BMBF) پشتیبانی شده است.
Water supply- and drainage systems and mixed water channel systems are networks whose high dynamic is determined and/or affected by consumer habits on drinking water on the one hand and by climate conditions, in particular rainfall, on the other hand. According to their size, water networks consist of hundreds or thousands of system elements. Moreover, different types of decisions (continuous and discrete) have to be taken in the water management. The networks have to be optimized in terms of topology and operation by targeting a variety of criteria. Criteria may for example be economic, social or ecological ones and may compete with each other.
The development of complex model systems and their use for deriving optimal decisions in water management is taking place at a rapid pace. Simulation and optimization methods originating in Operations Research have been used for several decades; usually with very limited direct cooperation with applied mathematics.
The research presented here aims at bridging this gap, thereby opening up space for synergies and innovation. It is directly applicable for relevant practical problems and has been carried out in cooperation with utility and dumping companies, infrastructure providers and planning offices. A close and direct connection to the practice of water management has been established by involving application-oriented know-how from the field of civil engineering. On the mathematical side all necessary disciplines were involved, including mixed-integer optimization, multi-objective and facility location optimization, numerics for cross-linked dynamic transportation systems and optimization as well as control of hybrid systems.
Most of the presented research has been supported by the joint project „Discret-continuous optimization of dynamic water systems“ of the federal ministry of education and research (BMBF).
Cover......Page 1
Mathematical Optimization of Water Networks......Page 4
Preface......Page 6
Acknowledgements......Page 11
Contents......Page 12
Contributors......Page 13
1.2 Example of a Water Supply System......Page 15
1.3.1 Free Surface Flow......Page 17
1.3.2 Pressure Flow......Page 18
1.3.3 Storage Tanks, Pumps and Valves......Page 19
1.4.1 Method of Lines......Page 20
1.4.2 Space Discretization......Page 21
1.4.3 Implementation of Boundary and Coupling Conditions......Page 23
1.4.4 Solution of the Differential Algebraic Equations......Page 24
1.5 Simulation Results and Conclusions......Page 25
References......Page 26
2.1.1 Network Equations......Page 28
2.1.2 Properties of the Water Hammer Equations......Page 29
2.1.3 Implicit Box Scheme......Page 30
2.2.1 The First-Discretize Approach......Page 33
2.2.2 Application to Time-Dependent Problems......Page 35
2.3.1 Introduction......Page 37
2.3.2 Theoretical Analysis-Forward Direction......Page 39
2.3.3 Theoretical Analysis-Backward Direction......Page 42
References......Page 43
3.1 Introduction......Page 45
3.3 Flow in Pipelines......Page 46
3.4 A Model for Dynamic Water Supply Network Optimization......Page 47
3.4.1 Pipes......Page 48
3.4.3 Pumps......Page 49
3.4.4 Valves......Page 51
3.4.6 Further Transient Conditions......Page 52
3.5 Piecewise Linearization......Page 54
3.5.1 Mixed Integer Model of a Univariate Piecewise Linearization......Page 56
3.5.2 Mixed Integer Model of a Multivariate Piecewise Linearization......Page 57
3.6.1 Network 1......Page 60
3.6.2 Network 2......Page 61
3.7 Conclusion......Page 62
References......Page 64
4.1 Introduction......Page 65
4.2 Heuristic Approach......Page 66
4.3 Results for the Meso Network......Page 68
4.4 Results for a Municipal Water Supply Network......Page 72
References......Page 74
5.1 Introduction......Page 76
5.2.2 Model Predictive Control......Page 78
Optimization......Page 79
Setup of MPC Software......Page 80
5.3 Applications of MPC......Page 82
5.4.1 SIWA Sewer Management System......Page 83
5.4.2 Industrial Requirements and Mathematical Challenges......Page 84
5.5 Practical Relevance and Research Demand......Page 86
References......Page 88
6.1 Introduction......Page 90
6.2.1 Free Surface Flow......Page 91
6.2.3 Pressurized Flow......Page 94
6.3.1 Rigid Column Technique......Page 95
6.3.2 Preissmann Slot Technique......Page 96
6.4 A New Flow Regime Transition Model......Page 97
6.5 Discontinuous Galerkin Scheme for Numerical Simulation of the Shallow Water Equations......Page 100
6.6 Numerical Formulation of Fluxes......Page 102
6.7 Numerical Stability and Limiters......Page 104
6.8 Test Problems and Numerical Results......Page 105
6.8.1 Error Analysis for the Linearized Shallow-Water Equations with Smooth Initial Conditions......Page 106
6.8.2 Numerical Stability for the Linearized Shallow-Water Equations with Discontinuous Initial Conditions......Page 107
6.8.3 Dam Breaking in a Rectangular Channel......Page 108
6.8.4 Channel Flow with the Moving Transition Separating Free-Surface and Pressurized Flow Regions......Page 112
6.9 Concluding Remarks......Page 113
References......Page 115
7.1 Prerequisites......Page 117
7.2.1 MPC Controller......Page 118
7.2.2 Process Model......Page 120
7.2.3 Optimization......Page 123
Hooke and Jeeves......Page 124
7.3 Numerical Results......Page 127
References......Page 132
8.2 Shallow Water Equations on Networks......Page 134
8.3 Finite Volume Discretization......Page 136
8.4 Finite Volume Junctions......Page 139
8.5 The Finite Volume Network Problem......Page 141
8.6 The Optimal Control Problem......Page 143
8.7 Discrete Optimal Control Problem......Page 145
8.9 Numerical Results......Page 149
References......Page 155
9.1.1 Realistic Network Case Study......Page 156
9.1.3 Influence of Optimization Algorithm......Page 167
9.1.4 Conclusion......Page 168
10.1 Introduction......Page 171
10.1.1 Literature Overview and Goals in Wastewater Management......Page 172
10.1.2 Terminology and Definitions......Page 174
10.2 Methods......Page 175
The Weighted-Sum Approach......Page 176
The epsilon-Constraint Method and Lexicographic Minimization......Page 177
The Weighted and the Augmented Weighted Tchebycheff Approach......Page 178
10.2.2 Trade-off......Page 179
10.2.3 Approximation of the Nondominated Set......Page 185
Solving the Single Criterion Scalarized problems......Page 187
Approximation......Page 188
Parameter Update......Page 189
10.3.2 Evaluation I: Interdependencies of the Considered Objectives......Page 190
Total Release Versus Total Pollution Mass......Page 191
Total Release Versus Constant Inflow to the Wastewater Treatment Plant......Page 194
Comparison of the Scalarizations......Page 195
10.3.4 Evaluation II: Academic Test Network with Three Criteria......Page 196
10.4 Conclusions......Page 197
References......Page 198