Maden havalandırma şebekelerinin optimizasyonu

Abstract

IV ÖZET Bu çalışmada, havalandırma şebekelerinin kısıtsız optimizasyon teknikleri ile çözümlenebilirliği incelenmiş ve havalandırma şebeke hesaplamalarında maden mühendisine getirebileceği kolaylıklar araştı rılmıştır. Havalandırma şebekeleri için çok değişkenli, doğrusal olmayan, kısıtsız bir model oluşturulmuştur. Model, şebekede tüketilen hava gücünün üçte birini ifade etmektedir. Bu durumda problem, şebekedeki güç tüketimini enküçükleyen hava miktarı değerlerinin hesaplanması olarak şekillenmektedir. Modelin çözümünde, amaç fonksiyonunun türevini değerlendiren kı sıtsız optimizasyon teknikleri kullanılmıştır. Bu tekniklerden En Hız lı İniş, Fletcher-Reeves, Newton ve Davidon-Fletcher-Poweil yöntemleri için bilgisayar programları yazılmıştır. Örnek şebekeler üzerinde uy gulamalar yapılarak, havalandırma şebekelerinin kısıtsız optimizasyon teknikleri ile çözümlenebileceği kanıtlanmıştır. Başlangıç hava miktarı değerlerinin sıfır olarak atanmasının kı sıtsız optimizasyon tekniklerinin çalışmasında önemli bir olumsuz etki yapmadığı belirlenmiştir. Davidon-Fletcher-Poweil yönteminin göz se çimine büyük kolaylıklar getirdiği saptanmıştır. Kısıtsız optimizas yon teknikleri sonuca daha az iterasyonda ulaşabilmekle birlikte, çö züm süresi bakımından Hardy Cross yöntemine üstünlük sağlayamamıştır. Kısıtsız optimizasyon tekniklerinin ilk bir kaç iterasyonda op timum noktaya oldukça yaklaşabildikleri, daha sonraki i terasy onlarda ise yavaş bir yakınsama gösterdikleri belirlenmiştir. Hardy Cross yöntemi ise tersine bir yaklaşım göstermiştir. Her iki avantajı bir leştiren bir kombine yöntem geliştirilerek, örnek şebekelere uygulan mıştır. Kombine yöntemin gerek iterasyon sayısı, gerekse çözüm süresi bakımından Hardy Cross tekniğine oranla daha avantajlı olduğu belir lenmiştir. Bu yöntem için bir bilgisayar programı yazılarak, uygu lamacı maden mühendisinin kullanımına sunulmuştur. Anahtar Kelimeler : Maden Havalandırma, Kısıtsız Optimizasyon.

SUMMARY In this study, the solvability of mine ventilation networks by unconstrained optimization techniques has been analysed and their pro bable advantages have been investigated. A multi-dimensional, nonlinear and unconstrained model for mine ventilation networks has been formed. The model represents one third of the air power consumed in the network. In this case, the problem appears as the power consumption in the network. * ' In the solution of the model, unconstrained optimization techni ques which evaluate the derivation of the objective function have been used. Of these techniques, computer programmes have been prepared for Steepest Descent, Fletcher-Reeves, Newton and Davidon-Fletcher-Powell methods. The solvability of ventilation networks by unconstrained optimization techniques was proved, by the applications on network mo dels. It has been determined that, the assignation of initial quantity values as zero, doesn't create any important negative effect on the performance of unconstrained optimization techniques. It was also found out that Davidon-Fletcher-Powell method provides great facili ties with mesh selection. Although unconstrained optimization tech niques might reach to the solution by less iteration, with respect to the solution time it's not superior over Hardy Cross method. It has been determined that, unconstrained optimization techni ques could nearly approach to the optimum point within first few ite rations, and show a slower convergence speed in the later iterations. It was found out that Hardy Cross method has an opposite trend. A com bined method which includes both advantages has been developed and applied to the network models. It has been concluded that Combined method is advantageous com pared with Hardy Cross method, both from the point of iteration num ber and solution period. A computer programme of the method has been prepared and presented to the use of Mining Engineers. Keywords : Mine Ventilation, Unconstrained Optimization.