روش تحلیل معکوس جریان گذرا (ITA)، یکی از روش های موفق در زمینه شناسایی نشت در شبکه های آبرسانی است. با این وجود دستیابی به پارامترهای مجهول نشت مانند تعداد، مکان و مساحت نشت ها در این روش به دلیل استفاده از الگوریتم های فراکاوشی مانند الگوریتم ژنتیک (GA) نیازمند صرف هزینه و زمان محاسباتی زیادی است. هدف از این پژوهش ارایه راهکاری است که با حفظ ساختار محاسبات ITA، دقت و سرعت دسترسی به نتایج نیز افزایش یابد. در این پژوهش راهکار استفاده از مدل های جایگزین در فرایند بهینه سازی روش ITA مطرح شد. این مدل ها با تقلید از رفتار تابع هدف اصلی، تلاش می کنند با هزینه محاسباتی اندک، تا حد امکان بیشترین شباهت رفتاری را نسبت آن داشته باشند. در همین راستا الگوریتم بهینه سازی جدیدی بر پایه مدل جایگزین کریجینگ تحت عنوان الگوریتم GA-Kriging معرفی شد. در این الگوریتم با استفاده از ویژگی ساختاری مدل جایگزین کریجینگ و ارایه شاخصی به نام EI اصلاحاتی در انتخاب فرزندان الگوریتم GA انجام شد. به منظور ارزیابی الگوریتم GA-Kriging و مقایسه عملکرد آن با الگوریتم GA، از یک شبکه آبرسانی مرجع با هدف یافتن نشت استفاده شد. نتایج نشان داد که الگوریتم GA-Kriging با 52 درصد دقت بیشتر نتایج به دست آمده و صرفه جویی زمان محاسباتی به اندازه 75 درصد، نسبت به الگوریتم GA کارایی محاسباتی بیشتری دارد. این پژوهش نشان داد که استفاده مناسب از مدل های جایگزین در فرایند بهینه سازی می تواند سبب هوشمندتر شدن محاسبات، کاهش محاسبات تکراری و در نهایت، افزایش کارایی محاسباتی شود.

مطالعه حاضر به بررسی عددی خصوصیات جریان گذرا در شبکه لوله پلی اتیلن می پردازد. به این منظور معادله­های پیوستگی و مومنتم حاکم بر جریان گذرا در سیستم های تحت­فشار با در نظر گرفتن اثرات افت اصطکاکی ماندگار و غیرماندگار و اثر ویسکوالاستیک دیواره لوله های پلیمری با بهره­گیری از روش خطوط مشخصه در حوزه زمان تحلیل شدند. آزمایش­هایی با مقادیر مختلف دبی حالت ماندگار بر روی یک شبکه لوله پلی اتیلن ساخته­شده در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی آب و محیط زیست دانشگاه شهید چمران اهواز انجام شد و سیگنال های فشار گذرا در نقاط مختلف شبکه توسط فشارسنج­هایی برداشت شدند. نتایج مقایسه سیگنال های فشاری برداشت­شده از مدل آزمایشگاهی نشان داد که با افزایش دبی، سیگنال جریان گذرا دارای شدت بیش تر و اختلاف فاز کم تری است. واسنجی مدل عددی شبکه لوله با در نظر گرفتن اثرات افت اصطکاکی غیرماندگار و ویسکوالاستیک دیواره لوله با استفاده از تحلیل معکوس جریان گذرا انجام شد و صحت­سنجی نشان داد که سیگنال عددی جریان گذرا با در نظر گرفتن تنها اثر ویسکوالاستیک دیواره با یک المان کلوین- ویت دارای بیش­ترین میزان مطابقت با اطلاعات برداشت­شده از مدل آزمایشگاهی است. هم چنین مقایسه توابع خزش تطابقی برای مقادیر مختلف دبی نشان داد مقدار تابع خزش در شبکه لوله وابسته به مقدار دبی جریان ماندگار است.

نشت در سیستم های انتقال و شبکه های توزیع، علاوه بر هدررفت آب و انرژی، موجب کاهش کیفیت آب به دلیل تماس با آلاینده ها در شرایط کم فشار می شود. جاده ها بناها و زیرساخت ها نیز در اثر نشت زیان می بینند. بنابراین، تعیین و کنترل نشت به دلیل تأثیرات منفی اقتصادی، محیط زیستی، ایمنی و اجتماعی آن، یکی از مباحث مهم و پیچیده در مهندسی سیستم های آبرسانی است. در این پژوهش به ارزیابی و تشخیص نشت بر پایه جریان گذرا در خطوط لوله پلی اتیلن پرداخته شد. برای این منظور در ابتدا یک مدل حل معکوس جریان گذرا توسعه داده شد و سپس برای ارزیابی این مدل، یک مدل آزمایشگاهی برای برداشت داده های مورد نیاز نشت های شبیه سازی شده در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران اهواز ساخته شد و مجموعه ای از داده های نشت در دو مکان و با اندازه های مختلف برای ارزیابی روش حل معکوس مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از یک سیکل (T=4L/a) از سیگنال فشار برداشت شده در مدل حل معکوس، مکان نشت برای نشت های قابل توجه، با خطای بین 17/0 تا 17/2 درصد طول لوله قابل تشخیص است. همچنین با استفاده از دو سیکل (2T) از سیگنال فشار، اندازه نشت با خطای قابل قبولی کمتر از 23 درصد اندازه واقعی نشت قابل تشخیص است. علاوه بر این، مقایسه داده های آزمایشگاهی با نتایج مدل هیدرولیکی در شرایط مختلف نشان می دهد که مدل عددی، تنها با اضافه کردن اثرات ویسکوالاستیک دیواره لوله، فشار گذار را با دقت خوبی توصیف می کند.

بروز جریان های گذرا به دلیل شرایط بهره برداری در شبکه های آبرسانی امری اجتناب ناپذیر است. بنابراین تحلیل شبکه های آبرسانی برای جریان گذرا، جهت افزایش اعتمادپذیری سیستم امری ضروری است. از طرفی، دقت یک تحلیل به میزان زیادی وابسته به پارامترهای مختلف ورودی به مدل از قبیل زبری جدار لوله ها، اثرات نوسانی ضریب افت غیرماندگار و سرعت موج در لوله ها است. از آنجا که تعیین قطعی این پارامترها در عمل امکان پذیر نیست، این مسئله معمولاً از طریق کالیبراسیون سیستم مورد مطالعه و عمدتاً با روش های سعی و خطا و قضاوت مهندسی انجام می شود. خطوط لوله دارای پیچیدگی های ذاتی در تحلیل هیدرولیکی هستند. از سوی دیگر تعداد و اثرگذاری متقابل پارامترهای دینامیکی در این شبکه ها قابل توجه بوده و تشخیص صریح نقش هر یک در پاسخ های سیستم بسیار دشوار به نظر می رسد. از این رو برای کالیبراسیون شبکه های خطوط لوله تحت فشار تحت جریان های گذرا نیاز به استفاده از روش ها و مدل های سیستماتیک تر است. در این تحقیق با استفاده از تحلیل معکوس جریان گذرا در حوزه فرکانس، به چگونگی تخمین این پارامترها پرداخته شد. روش حل مسئله کالیبراسیون به صورت معکوس بر پایه یک سری اندازه گیری ها و محاسبات پایه گذاری شد، به گونه ای که در آن سعی شد تا تابع هدف با پیدا کردن پاسخ بهینه به حداقل مقدار خود برسد. روش ارائه شده با استفاده از یک مدل آزمایشگاهی مرجع مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از این روش علاوه بر اینکه نتایجی رضایت بخشی در پی دارد، در عمل ساده بوده و از سرعت بالاتری نسبت به روش معکوس تحلیل جریان گذرا در حوزه زمان برخوردار است.

مطالعه جریان های غیرماندگار در خطوط لوله دارای نشت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق جریان گذرا در حضور نشت در خط لوله ای از جنس پلی اتیلن به قطر 63 میلیمتر و طول 47 متر در آزمایشگاه بررسی و توسط مدل حل عددی شده مورد تحلیل و شبیه سازی قرار گرفت. به هنگام شبیه سازی، پارامترهای مجهول ضرایب شتاب های زمانی kut و مکانی kux و همچنین ضریب تخلیه روزنه نشت cd تا عدد رینولدز حدود 106000 محاسبه شد. نتایج حاکی از آن بود که مقادیر kut برای حالت وجود نشت و حالت بدون نشت تقریباً ثابت و یکسان می باشند و همچنین ضریب kux برای حالت وجود نشت کمتر از مقادیر kux برای حالت بدون نشت است. تغییر در محل نشت تاثیر چندانی بر روی مقادیر kut و kux ندارد. انتخاب نوع مدل اصطکاکی ماندگار و یا غیرماندگار برای شبیه سازی جریان گذرا، اثر چندانی بر ضریب تخلیه روزنه نشت نداشت. همچنین مقادیر حداقل و حداکثر 97/0 و 59/4 پارامتر مجموع مربعات خطای موج فشاری و جریان گذرای شبیه سازی شده توسط مدل اصطکاکی غیرماندگار دو ضریبی در حضور نشت، نمایان گر توانایی مناسب مدل اصطکاکی مذکور می باشد.

دست یابی به پارامترهای نشت در روش تحلیل معکوس جریان گذرا (ITA) به صورت معکوس و با حل یک مسئله برنامه ریزی غیرخطی توسط الگوریتم های فراکاوشی همچون الگوریتم ژنتیک (GA) انجام می شود. با وجود توانایی بالای روش ITA در یافتن پارامترهای نشت، استفاده از الگوریتم GA در این روش سبب می شود تا از نظر کارایی محاسباتی، نیازمند صرف هزینه و زمان محاسباتی زیادی باشد. دلیل این امر را می توان ماهیت حرکات تصادفی و تکاملی تدریجی الهام گرفته شده از طبیعت در الگوریتم GA دانست. در این پژوهش با هدف افزایش راندمان محاسباتی، استفاده از مدل های جایگزین در بخش فرایند بهینه سازی روش ITA پیشنهاد می شود. مدل جایگزین در واقع نمونه شبیه-سازی شده مدل اصلی بوده که قادر است مقدار تقریبی تابع هدف را در کسری از ثانیه محاسبه کند. نحوه به کارگیری این مدل ها در فرایند بهینه سازی در موفقیت استفاده از این روش ها تاثیر بسزایی دارد. در همین راستا دو الگوریتم دارای مدل جایگزین مبتنی بر اعضای جمعیت با عناوین Pre-selection Strategy (PS) وBest Strategy (BS) معرفی می شوند. به منظور ارزیابی و مقایسه نتایج، از یک شبکه آبرسانی با هدف یافتن پارامترهای نشت استفاده شده است. نتایج، افزایش راندمان محاسباتی را نسبت به استفاده از الگوریتم GA در روش ITA نشان دادند. الگوریتم PS توانست با کاهش 58% میزان تابع هدف و صرفه جویی زمان محاسباتی 78% نسبت به الگوریتم GA بهترین عملکرد را به خود اختصاص دهد.

جریان گذرا با کاهش آنی دبی جریان ناشی از بسته شدن سریع شیر یا از کار افتادن پمپ در شبکه های آبرسانی ایجاد می شود. جریان گذرا با ایجاد کردن موج های فشاری زیاد و کم، ممکن است به خطوط لوله آسیب برساند. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و عددی در مطالعات پیشین نشان می دهد که مدل های اصطکاک شبه ماندگار با فرض یکنواخت و یک بعدی بودن پروفیل سرعت، قادر به پیش بینی صحیح فرآیند اتلاف انرژی امواج فشاری نیستند. بنابراین، هدف از این تحقیق، بررسی پروفیل سرعت در مقطع انتهایی لوله برای رسیدن به درک صحیح از جریان گذرا می باشد. به علاوه، این پژوهش با استفاده از روش خطوط مشخصه، توانایی مدل های اصطکاک غیرماندگار بر پایه ای شتاب لحظه ای در پیش بینی نمودن تاریخچه فشاری حاصل از جریان گذرا را ارزیابی می کند. به منظور رسیدن به این اهداف، از یک خط لوله PVC با قطر داخلی 63 میلیمتر در دو طول مختلف 40 و 80 متر استفاده شده است. همچنین، یک شیر توپی برای ایجاد جریان گذرا در انتهای خط لوله نصب شده است. در مدت زمان عبور جریان گذرا از خط لوله، داد ه های پروفیل سرعت و نوسانات فشار دینامیکی توسط دستگاه سرعت سنج الکتروسونیک داپلر و ترانسدیوسرهای فشار جمع آوری می شدند. نتایج آزمایش ها نشان از وجود جریان برگشتی در پروفیل سرعت و گرادیان بزرگ سرعت در نزدیکی جدار لوله میباشد. به علاوه، نتایج نشان داد که مدل های تجربی با دو ضریب اصلاحی، تطابق بهتری با نتایج آزمایشگاهی ایجاد می کند. ترم ¶V / ¶t در مدل های اصطکاک غیرماندگار بر فاز زمانی امواج فشاری و ترم ¶V / ¶x بر میزان افت امواج موثر می باشد. بعلاوه، ضریب ترم شتاب زمانی kt در محدوده 0.0037 تا 0.006 متغیر بوده درحالیکه مقدار ضریب ترم شتاب مکانی kx در محدوده 0.0325 تا 0.052 تغییر می کند.

تاکنون روش های محاسباتی مختلفی برای تحلیل پروانه های دریایی به کار گرفته شده اند. در این مقاله، روش المان مرزی برای تحلیل عددی عملکرد هیدرودینامیکی دائم پروانه معکوس گرد توسعه داده شده است. جریان پتانسیل اطراف پروانه جلو و پروانه عقب مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، با محاسبه توزیع جریان گردابی القایی، برهم کنش میان پروانه های جلو و عقب (پروانه معکوس گرد) به کار گرفته شد. نتایج شامل ضرایب عملکرد هیدرودینامیکی، نیروها و گشتاور کلی پروانه معکوس گرد، توزیع جریان گردشی، مقایسه گردابه القایی در فاصله بین دو پروانه و گردابه القایی در پایین پروانه عقب است. نتایج عددی نشان می دهد که پیش بینی عملکرد هیدرودینامیکی، برابری خوبی با نتایج تجربی دارند.

پژوهش حاضر به معرفی و مدل سازی اثرات ویسکوالاستیک در جریان های گذرا در لوله های پلیمری رایج در شبکه های آبرسانی می-پردازد. خواص ویسکوالاستیک سبب بروز ترم های جدیدی در معادلات سازگاری حاکم بر جریان های گذرا می شود که مدل ها موجود فاقد آن هستند. بر این اساس معادلات سازگاری برای خواص ویسکوالاستیک بازنویسی شده و با به کارگیری روش خطوط مشخصه در ترکیب با تفاضل محدود تحلیل می شوند. به منظور واسنجی پارامترهای مجهول نظیر ضرایب افت و خزش و صحت سنجی مدل عددی توسعه یافته، یک مدل آزمایشگاهی از شبکه آبرسانی ویسکوالاستیک در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران ساخته شد. شبکه آزمایشگاهی از شش حلقه مربعی که هر حلقه به صورت یک مربع m3m X3 می باشد تشکیل شده است. لوله ها از نوع پلی اتیلن با قطر اسمی 50 میلی متر و ضخامت 5/5 میلی متر است. در مدت زمان عبور جریان گذرا از شبکه لوله، نوسانات فشار دینامیکی توسط ترانسدیوسرهای فشار جمع آوری می شدند. با به کارگیری روش تحلیل معکوس جریان گذرا و استفاده از روش الگوریتم ژنتیک، پارامترهای مجهول مسئله شامل ضرایب افت ناماندگار و ضرایب ویسکوالاستیک برای شرایط مختلف محاسبه می شوند. نتایج نشان می دهد که مدل کلاسیک ضربه قوچ به هیچ عنوان قادر به شبیه سازی نوسانات فشار در لوله های پلی اتیلن نمی باشد. در واقع مدل سازی دو اثر دینامیکی افت ناماندگار و ویسکوالاستیک برای این لوله ها بسیار ضروری است. همچنین نتیجه گرفته می شود که اثرات ویسکوالاستیک نقش بسیار پررنگ و مهم تری نسبت به افت ناماندگار در شکل گیری سیگنال های ضربه قوچ بازی می کنند تا جایی که در نظر گرفتن آن به تنهایی می تواند به پاسخ های قابل قبولی دست یافت

کلاس های معکوس به عنوان یک روش آموزشی برای بهبود درگیری دانشجویان، مهارت های تفکر انتقادی، پیامد های یادگیری و موفقیت در حال رشد هستند. با این حال، ادبیات فعلی در کلاس های درس معکوس، بینش محدودی در مورد انگیزه ها، ادراک ها و مزایای فراگیران، به ویژه در زمینه آموزش عالی ارائه می دهد. هدف از این مطالعه کیفی، درک مدرسان کلاس معکوس در آموزش عالی ایران، با تأکید بر مزایای آن برای فراگیران بود که مربیان هنگام تدریس در قالب کلاس معکوس در یک دانشگاه دولتی با آن روبرو می شوند. به طور خاص، در این مطالعه بهترین استراتژی ها برای اجرای کلاس های درس معکوس ذکر شده است. پژوهش حاضر مطالعه ای کیفی از نظر هدف کاربردی و از جهت روش پژوهش کیفی و مبتنی بر پارادایم تفسیری و با رویکرد استقرایی در این مطالعه از مصاحبه نیمه ساختار یافته برای گرداوری اطلاعات استفاده شده است. 13 نفر از اساتید که قبلاً با استفاده از روش کلاس معکوس، تدریس می کردند، مصاحبه شدند. داده ها با استفاده از روش تحلیل مضمون مورد بررسی و تحلیل قرار گرفتند. برای افزایش پایایی و اعتبار تجزیه و تحلیل، از کمک همکار استفاده شد. یافته های این پژوهش چندین مزایای مرتبط با بکارگیری روش تدریس معکوس در آموزش عالی ایران را نشان داد: 1) افزایش کیفیت یادگیری، 2) تقویت تفکر سطح بالا و 3) اجتماعی کردن فراگیران. این یافته ها به طور بالقوه می توانند به عنوان راهنمایی برای مدرسانی که می خواهند برای بهبود نتیجه یادگیری دانشجویان خود از روش کلاس درس معکوس سود ببرند، استفاده شود.