Solving Nonlinear Hydraulic Equations of Water Distribution Networks by Using a Trust-Region Method

سال انتشار: 1401
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 231

فایل این مقاله در 23 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_COAM-7-2_003

تاریخ نمایه سازی: 30 بهمن 1401

چکیده مقاله:

In a water distribution network‎, ‎in order to analyze and determine its parameters such as head and flow rate‎, ‎we have to solve nonlinear hydraulic equations in each component of the network‎. ‎Contrary to most of the water distribution network simulation software‎, ‎solving these equations by using the gradient method‎, ‎we propose a trust-region method to solve them‎, as the trust-region method is newer than the gradient method and has well worked in mathematical problems. ‎To prove the effectiveness of our method‎, we made a comparison between our proposed method and the well-known gradient method‎. ‎The results show that‎ ‎the trust-region method is convergent in all instances‎, but the gradient method diverges when the dimension of nonlinear hydraulic equations of water distribution networks increases‎. ‎In addition‎, ‎our results convince the solution obtained from the trust-region method is more accurate compared to the gradient method‎. Thus, ‎using the trust-region method in solving the network equations can lead to a better hydraulic analysis of the network.

نویسندگان

Mahdi Ahmadnia

Faculty of Mathematical Sciences‎, ‎Department of Applied Mathematics‎, ‎Ferdowsi University of Mashhad‎, ‎Mashhad‎, ‎Iran.

Reza Ghanbari

Faculty of Mathematical Sciences‎, ‎Department of Applied Mathematics‎, ‎Ferdowsi University of Mashhad‎, ‎Mashhad‎, ‎Iran.

Khatere Ghorbani-Moghadam

Mosaheb Institute of Mathematics‎, ‎Kharazmi University‎, ‎Tehran‎, ‎Iran‎.

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Amat S., Busquier S., Gutiérrez J.M. (۲۰۰۳). “Geometric constructions of ...
  • Aragones D.G., Calvoa G.F., Galan A. (۲۰۲۱). “A heuristic algorithm ...
  • Ates S. (۲۰۱۷). “Hydraulic modelling of control devices in loop ...
  • Bermúdez J.R., Estrda F.R.L., Besanćon G., Palomo G.V., Torres L., ...
  • Bertsekas D.P. (۲۰۱۴). “Constrained optimization and Lagrange multiplier methods”, Academic ...
  • Bhave P.R. (۱۹۹۱). “Analysis of flow in water distribution networks”, ...
  • Brkić D. (۲۰۱۱). “Iterative methods for looped network pipeline calculation”, ...
  • Brkić D., Hansen P. (۲۰۰۹). “An improvement of hardy cross ...
  • Broyden C.G. (۱۹۶۵). “A class of methods for solving nonlinear ...
  • Collins A.G., Johnson R.L. (۱۹۷۵). “Finite-element method for water-distribution networks”, ...
  • Costa C.M., Grapiglia G.N. (۲۰۲۰). “A subspace version of the ...
  • Cross H. (۱۹۳۶). “Analysis of flow in networks of conduits ...
  • Djebedjiana B., Abdel-Gawad H. A.A., Ezzeldin R.M. (۲۰۲۱). “Global performance ...
  • Donachie R.P. (۱۹۷۴). “Digital program for water network analysis”, Journal ...
  • Elhay S., Piller O., Deuerlein J., Simpson A. (۲۰۱۶). “A ...
  • El-Sobky B. Elnaga Y.A. (۲۰۱۸). “A penalty method with trust-region ...
  • Fan J., Pan J. (۲۰۱۱). “An improved trust-region algorithm for ...
  • Giustolisi O., Laucelli D. (۲۰۱۱). “Water distribution network pressure-driven analysis ...
  • Grosan C., Abraham A. (۲۰۰۸). “A new approach for solving ...
  • Hamlehdar M., Yousef H., Noorollahi Y., Mohammadi M. (۲۰۲۲). “Energy ...
  • Huzsvár T., Wéber R., Déllei Á., Hös C. (۲۰۲۱). “Increasing ...
  • Isaacs L.T., Mills K.G. (۱۹۸۰). “Linear theory methods for pipe ...
  • Jeppson R.W. (۱۹۷۶). “Analysis of flow in pipe networks”, Butterworth-Heinemann ...
  • Jerez D.J., Jensen H.A., Beer M., Broggi M. (۲۰۲۱). “Contaminant ...
  • Kelley C.T. (۲۰۰۳). “Solving nonlinear equations with Newton’s method”, Society ...
  • Koşucu M.M., Albay E., Demirel M.C. (۲۰۲۲). “Extending EPANET hydraulic ...
  • Kumar S.M., Narasimhan S., Bhallamudi S.M. (۲۰۱۰). “Parameter estimation in ...
  • Lam C.F., Wolla M. (۱۹۷۲). “Computer analysis of water distribution ...
  • Lemieux P.F. (۱۹۷۲). “Eficient algorithm for distribution networks”, Journal of ...
  • Liu K. (۱۹۶۹). “The numerical analysis of water supply networks ...
  • López-Ibáñez M., Dubois-Lacoste J., Pérez Cáceres L., Birattari M., Stützle ...
  • Mabrok M.A., Saadb A., Ahmed T., Alsayab H. (۲۰۲۲). “Modeling ...
  • Mankad J., Natarajan B., Srinivasan B. (۲۰۲۲). “Integrated approach for ...
  • Martin D., Peters G. (۱۹۶۳). “The application of newton’s method ...
  • Mohades M.M., Kahaei M.H., Mohades H. (۲۰۲۱). “Haplotype assembly using ...
  • Moosavian N., Jaefarzadeh M. (۲۰۱۴). “Multistage linearization method for hydraulic ...
  • Nielsen H.B. (۱۹۸۹). “Methods for analyzing pipe networks”, Journal of ...
  • Nocedal J., Stephen S.J. (۲۰۰۶). “Numerical optimization”, Springer ...
  • Nogueira A.C. (۱۹۹۳). “Steady-state fluid network analysis”, Journal of Hydraulic ...
  • Ormsbee L.E. (۲۰۰۸). “The history of water distribution network analysis: ...
  • Petkovic M., Neta B., Petkovic L., Dzunic J. (۲۰۱۲). “A ...
  • Powell M.J.D. (۱۹۷۸). “Algorithms for nonlinear constraints that use Lagrangian ...
  • Rao H., Bree D.W. (۱۹۷۷). “Extended period simulation of water ...
  • Shamir U.Y., Howard C.D. (۱۹۶۸). “Water distribution systems analysis”, Journal ...
  • Sheng Z., Luo D. (۲۰۲۰). “A Cauchy point direction trust-region ...
  • Simpson A., Elhay S. (۲۰۱۱). “Jacobian matrix for solving water ...
  • Swamee P.K., Sharma A.K. (۲۰۰۸). “Design of water supply pipe ...
  • Tabesh M. (۱۹۹۸). “Implications of the pressure dependency of outflows ...
  • Tanyimboh T., Tahar B., Templeman A. (۲۰۰۳). “Pressure-driven modelling of ...
  • Todini E., Pilati S. (۱۹۸۸). “A gradient algorithm for the ...
  • Walski T. (۲۰۱۸). “Water distribution system analysis before the digital ...
  • Wood D.J., Charles C.O. (۱۹۷۲). “Hydraulic network analysis using linear ...
  • Yang P., Jiang Y.L., Xu K.L. (۲۰۱۹). “A trust-region method ...
  • Yuan Y. (۲۰۱۵). “Recent advances in trust-region algorithms”, Mathematical Programming, ...
  • Zarghamee M.S. (۱۹۷۱). “Mathematical model for water distribution systems”, Journal ...
  • نمایش کامل مراجع