Orientador: Paulo Vatavuk

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo

Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo computacional, baseado no Método da Teoria Linear Modificado (MTLM) proposto por WOOD (1981) e a implementação do algoritmo do Gradiente proposto por TODINI e PILATI (1988). Além disso, apresentam-se comparações entre ambos para a...

Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo computacional, baseado no Método da Teoria Linear Modificado (MTLM) proposto por WOOD (1981) e a implementação do algoritmo do Gradiente proposto por TODINI e PILATI (1988). Além disso, apresentam-se comparações entre ambos para a análise de redes de abastecimento de água de grande porte. De acordo com a proposta deste trabalho, para criar um modelo baseado no MTLM tornou-se indispensável a definição prévia de um algoritmo para a seleção automática de circuitos. Para essa finalidade, adotou-se o algoritmo de Breadth First Search (BFS), baseado na teoria dos grafos e utilizado satisfatoriamente na seleção automática dos circuitos nas redes hidráulicas. A formulação adotada na implementação dos modelos estabelece as equações de continuidade nos nós e as equações de conservação de carga nas malhas em termos da vazão para cada elemento do sistema, apresentando um conjunto de equações não lineares que relacionam vazão com perda de carga. Uma vez linearizado o sistema de equações, o uso da biblioteca numérica de programação e otimização (KLU) na resolução de sistemas lineares mostrou-se eficiente para ambos os métodos analisados neste trabalho. A validade e a consistência dos resultados fornecidos pelo modelo proposto foram confirmadas através de sua comparação com o software Epanet 2.0. Os resultados obtidos através de simulações com a finalidade de comparar os resultados obtidos pelo MTLM e pelo método que utiliza o algoritmo do gradiente mostraram a eficiência de processamento e do tempo computacional de ambos os métodos. As comparações foram feitas utilizando redes de até 1000 tubos, fornecendo resultados inéditos, pois os trabalhos encontrados, conforme a revisão bibliográfica, utilizaram redes pequenas com número de tubos em torno de 10% do tamanho das redes estudadas neste trabalho

Abstract: This thesis presents for the first time the development of two computational models, one model is based on the Modified linear theory method (MTLM) that was initially proposed by WOOD in 1981 and the other model is based on the implementation of the Gradient algorithm that was early...

Abstract: This thesis presents for the first time the development of two computational models, one model is based on the Modified linear theory method (MTLM) that was initially proposed by WOOD in 1981 and the other model is based on the implementation of the Gradient algorithm that was early proposed by TODINI and PILATI in 1987. In addition, this thesis presents comparisons between both methods for the analysis of large pipe networks. In order to develop a model based on the MTLM method was first necessary to define an algorithm for the automatic selection of circuits. For this reason, the algorithm of Breadth First Search (BFS) was used which is based on the theory of graphs. This algorithm was successfully used for the automatic selection of circuits in hydraulic pipe networks. The methods adopted for the implementation of these models used continuity equations in the junctions as well as equations of conservation of energy in the loops in terms of flow for each element of the system that resulted in a set of non-linear equations, relating flow with head lose. Once the systems of equations were linearized, the use of the KLU library for the solution of linear systems showed promising results for both methods investigated in this thesis. The validity and consistency of the results obtained herein by the proposed models were also confirmed through comparisons with results obtained by the software Epanet version 2.0. The results obtained through simulations with the goal to compare with results obtained in this thesis with the MTLM method and the method that uses a gradient algorithm showed satisfactory results with an efficient processing and computational time by both methods. The comparisons were performed with up to 1000 tubes, gathering new and robust data when compared to available literature that used only a small network with a number of tubes of less than 10%