تمت مناقشة إطروحة الدكتوراه الموسومة ” التقييم لمعامل المقاومة ومعامل الكتلة الإفتراضية لجسيمات معجلة مع الدوران في موائع نيوتونية وغير نيوتونية” للطالب أحمد حسن هادي في قسم الهندسة الميكانيكية تخصص موائع وحراريات في كلية الهندسة / جامعة بغداد وبإشراف أ.د. حسين يوسف محمود. وتألفت لجنة المناقشة من الذوات:
أ.د. ياسين خضير سلمان / قسم هندسة الطاقة / جامعة بغداد (رئيسا).
أ.د. جعفر مهدي حسن / قسم الهندسة الميكانيكية / الجامعة التكنلوجية (عضوا).
أ.د. ودود طاهر محمد / قسم الهندسة الكيمياوية / جامعة بغداد (عضوا).
أ.م.د. إخلاص محمد فياض / قسم الهندسة الميكانيكية / الجامعة التكنلوجية (عضوا).
أ.م.د. محمد عبد الرؤوف نعمة/ قسم الهندسة الميكانيكية / جامعة بغداد (عضوا).
أ.د. حسين يوسف محمود / قسم الهندسة الميكانيكية / جامعة بغداد (مشرفا).
قام الباحث بدراسة تجريبية انجزت لبيان تأثير دوران الكرات الصلبة على معامل المقاومة ومعامل الكتلة الافتراضية لخمسة اقطار مختلفة من كرات كاربون ستيل (10, 14, 18, 22 و 25) ملم ولاربعة خشونات سطحية للكرات (0.295, 74, 176 و 243) مايكرو متر, مع اربعة سرع مختلفة ( حرة و V1, V2, V3) لحالة السقوط مع الدوران وسرعة واحدة لحالة السقوط الحر بدون دوران (NR) في ثلاثة سوائل مختلفة وهي الماء كسائل نيوتوني وبولي فينيل الكحول وكاربوكسي مثيل السيليلوز كسوائل غير نيوتونية.
تم تصميم وتصنيع جهاز جديد لاطلاق وتدوير الكرات الصلبة معتمدا على مبدا القوة المركزية الناتجه عن سقوط الكرات في خراطيم بلاستيكية محلزنة المقطع ومائلة وتم تعجيل الكرات باستخدام جهاز ميكانيكي اضافي يعتمد على مبدا القوة الكامنة في النابض لدفع الكرات بسرع ابتدائية مختلفة. تم استخدام كاميرا تبطئ رقمية ذات سرعة (1000 اطار ثا) لتسجيل زمن مرور الكرة الساقطة داخل وعاء زجاجي اسطواني الشكل ذو قاعدة علوية مفتوحة وبطول 1.5 م وقطر 27 سم وسمك جدار 5 ملم. وتم استخدام برنامج الماتلاب نسخة (13) لحل المعادلات الناتجة وتم استخدام برنامج الاحصاء (Statistical 12) وتم الحصول على 15 علاقة تجريبية لمعامل المقاومة ومعامل الكتلة الإفتراضية 6 منها في حالة السقوط مع عدم الدوران و9 منها لحالة السقوط الحر والمعجل مع الدوران 3 منها لمعامل الرفع. وكانت جميع العلاقات المستخرجة كدالة لعدد رينولدز وخشونة سطح الكرة وقطرها بالاضافة الى معامل الدوران لحالة الدوران.
العلاقات المستخرجة تعمل لحدود عدد رينولدز حتى 92500, 6670 و 2600 لكل من الماء وبولي فينيل الكحول وكاربوكسي مثيل السيليلوز على الترتيب. ومعامل الرفع متوفر حتى 0.523 ولذلك فإن الدراسة الحالية تمثل جريان غير مستقر واضطرابي بمعنى آخر أن سرعة المنتهى لم يتم بلوغها بواسطة أي من الكرات الصلبة المستخدمة في الدراسة الحالية ولجميع السوائل المستخدمة.
تم تفسير النتائج وفق حالات دخول الكرات للماء في حالتي تكوين تجويف هوائي او عدمه وتم استخدام طريقة جديدة لقياس معامل الكتلة الافتراضية صوريا في حالة وجود التجويف الهوائي للكرات. حصلت حالات انقسام متعددة للتجويف الهوائي المرافق لحركة سقوط الكرة الصلبة خلال الانبوب الزجاجي وإن معامل المقاومة CD يقل بشكل حاد خلال نقاط انقسام التجويف الهوائي. إن معامل الكتلة الإفتراضية لحالة دوران الكرة أكبر منه من حالة عدم دوران الكرة لنفس القطر, سرعة الإطلاق الأولية, خشونة السطح ونوع السائل بينما CD يقل.
إن معامل المقاومة ومعامل الكتلة الإفتراضية لحالة حركة الكرة مع تجويف هوائي أقل منهما في حالة عدم وجود تجويف هوائي مرافق لحركة الكرة الصلبة ولنفس القطر, سرعة الإطلاق الأولية, خشونة السطح ونوع السائل. تم مقارنة النتائج مع دراسات تجريبية سابقة ووجدت مقاربة جيدة مع ما منشور سابقا.
أ.د. ياسين خضير سلمان / قسم هندسة الطاقة / جامعة بغداد (رئيسا).
أ.د. جعفر مهدي حسن / قسم الهندسة الميكانيكية / الجامعة التكنلوجية (عضوا).
أ.د. ودود طاهر محمد / قسم الهندسة الكيمياوية / جامعة بغداد (عضوا).
أ.م.د. إخلاص محمد فياض / قسم الهندسة الميكانيكية / الجامعة التكنلوجية (عضوا).
أ.م.د. محمد عبد الرؤوف نعمة/ قسم الهندسة الميكانيكية / جامعة بغداد (عضوا).
أ.د. حسين يوسف محمود / قسم الهندسة الميكانيكية / جامعة بغداد (مشرفا).
قام الباحث بدراسة تجريبية انجزت لبيان تأثير دوران الكرات الصلبة على معامل المقاومة ومعامل الكتلة الافتراضية لخمسة اقطار مختلفة من كرات كاربون ستيل (10, 14, 18, 22 و 25) ملم ولاربعة خشونات سطحية للكرات (0.295, 74, 176 و 243) مايكرو متر, مع اربعة سرع مختلفة ( حرة و V1, V2, V3) لحالة السقوط مع الدوران وسرعة واحدة لحالة السقوط الحر بدون دوران (NR) في ثلاثة سوائل مختلفة وهي الماء كسائل نيوتوني وبولي فينيل الكحول وكاربوكسي مثيل السيليلوز كسوائل غير نيوتونية.
تم تصميم وتصنيع جهاز جديد لاطلاق وتدوير الكرات الصلبة معتمدا على مبدا القوة المركزية الناتجه عن سقوط الكرات في خراطيم بلاستيكية محلزنة المقطع ومائلة وتم تعجيل الكرات باستخدام جهاز ميكانيكي اضافي يعتمد على مبدا القوة الكامنة في النابض لدفع الكرات بسرع ابتدائية مختلفة. تم استخدام كاميرا تبطئ رقمية ذات سرعة (1000 اطار ثا) لتسجيل زمن مرور الكرة الساقطة داخل وعاء زجاجي اسطواني الشكل ذو قاعدة علوية مفتوحة وبطول 1.5 م وقطر 27 سم وسمك جدار 5 ملم. وتم استخدام برنامج الماتلاب نسخة (13) لحل المعادلات الناتجة وتم استخدام برنامج الاحصاء (Statistical 12) وتم الحصول على 15 علاقة تجريبية لمعامل المقاومة ومعامل الكتلة الإفتراضية 6 منها في حالة السقوط مع عدم الدوران و9 منها لحالة السقوط الحر والمعجل مع الدوران 3 منها لمعامل الرفع. وكانت جميع العلاقات المستخرجة كدالة لعدد رينولدز وخشونة سطح الكرة وقطرها بالاضافة الى معامل الدوران لحالة الدوران.
العلاقات المستخرجة تعمل لحدود عدد رينولدز حتى 92500, 6670 و 2600 لكل من الماء وبولي فينيل الكحول وكاربوكسي مثيل السيليلوز على الترتيب. ومعامل الرفع متوفر حتى 0.523 ولذلك فإن الدراسة الحالية تمثل جريان غير مستقر واضطرابي بمعنى آخر أن سرعة المنتهى لم يتم بلوغها بواسطة أي من الكرات الصلبة المستخدمة في الدراسة الحالية ولجميع السوائل المستخدمة.
تم تفسير النتائج وفق حالات دخول الكرات للماء في حالتي تكوين تجويف هوائي او عدمه وتم استخدام طريقة جديدة لقياس معامل الكتلة الافتراضية صوريا في حالة وجود التجويف الهوائي للكرات. حصلت حالات انقسام متعددة للتجويف الهوائي المرافق لحركة سقوط الكرة الصلبة خلال الانبوب الزجاجي وإن معامل المقاومة CD يقل بشكل حاد خلال نقاط انقسام التجويف الهوائي. إن معامل الكتلة الإفتراضية لحالة دوران الكرة أكبر منه من حالة عدم دوران الكرة لنفس القطر, سرعة الإطلاق الأولية, خشونة السطح ونوع السائل بينما CD يقل.
إن معامل المقاومة ومعامل الكتلة الإفتراضية لحالة حركة الكرة مع تجويف هوائي أقل منهما في حالة عدم وجود تجويف هوائي مرافق لحركة الكرة الصلبة ولنفس القطر, سرعة الإطلاق الأولية, خشونة السطح ونوع السائل. تم مقارنة النتائج مع دراسات تجريبية سابقة ووجدت مقاربة جيدة مع ما منشور سابقا.
