تمت مناقشة رسالة الماجستير للطالب عبدالله عامر ريحان حميد في قسم هندسة الموارد المائية والموسومة
Physical and Numerical Simulations of the Flow in Deadend and Looped Manifolds
في يوم الاربعاء الموافق 3 – 2 – 2021 وبأشراف الأستاذ الدكتور ثامر احمد محمد والأستاذ المساعد الدكتور وسام حميد عليوي
وقد تألفت لجنة المناقشة من السادة:
- الأستاذ الدكتور رياض زهير جويعد جامعة بغداد/ كلية الهندسة رئيسا
- الأستاذ المساعد الدكتور باسم حسين خضير جامعة بغداد/ كلية الهندسة عضوا
- الأستاذ المساعد الدكتور عبدالصاحب توفيق الجامعة المستنصرية/ كلية الهندسة عضوا
- الأستاذ الدكتور ثامر احمد محمد جامعة بغداد/ كلية الهندسة مشرفا اولا
- الأستاذ المساعد الدكتور وسام حميد عليوي الجامعة التكنولوجية/ كلية الهندسة مشرفا ثانيا
وتلخص البحث بما يلي:
الانبوب المتشعب هو عبارة عن أنبوب مستقيم يحتوي على فتحات جانبية موزعة على طوله ويمكن استخدامه لتجميع وتوزيع الموائع. الانابيب المتشعبة تستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات الهندسية والصناعية مثل؛ انظمة توزيع المياه، محطات معالجة المياه، أنظمة الري، انظمة الانابيب في محطات ضخ المياه، شبكات الصرف الصحي، انظمة توزيع الوقود في محركات السيارات، اجهزة نقل الحرارة مثل المكثفات والمبخرات وفي اجهزة المعالجات الكيميائية الدقيقة. ويعتبر جريان الموائع في الانابيب المتشعبة مشكلة متقدمة في تطبيقات الهندسة الهيدروليكية. حيث ان المشكلة الرئيسية في جميع هذه التطبيقات هي عدم انتظامية تدفق المائع خلال الفتحات الجانبية. حيث تفترض العديد من الدراسات السابقة ان التدفق خلال الفتحات الجانبية هو متساوي وأن معامل الاحتكاك على طول الانبوب هو ثابت. بالإضافة الى ذلك، هنالك العديد من الدراسات السابقة قدمت صيغ مختلفة لحساب الـ (G Factor) الذي يمثل خسائر الاحتكاك في الانابيب المتشعبة يجب التحقق من صحتها.
في هذه الدراسة، تم تصميم وتصنيع النماذج الفيزياوية في مركز التدريب والمعامل التابع للجامعة التكنولوجية، بغداد، العراق، من اجل التحقق من انتظامية توزيع الجريان ومعرفة مقدار خسائر الاحتكاك ومدى تغاير معامل الاحتكاك على طول الانابيب المتشعبة ذات النهاية المغلقة والحلقية. حيث تكونت منظومة العمل من خزانات لتجهيز المياه، انابيب متشعبة، مضخات، صمامات، خزانات لتجميع المياه، بيزوميتر، وأجهزة استشعار الضغط مع مسجل البيانات. حيث كان طول الانبوب المتشعب ذو النهاية المغلقة ١٨ متر وقطره ٢,٥٤ سنتمتر بينما كانت الانابيب المتشعبة ذات النهاية الحلقية بطول 19 متر وقطر 2,54 سنتمتر أيضا. وكان ارتفاع عمود الماء في خزان التجهيز ثابت في جميع التجارب (٢,٧٦ متر). تم قياس ارتفاع عمود ضغط الماء عند كل فتحة جانبية على طول الانابيب المتشعبة بواسطة حساسات خاصة لقياس ضغط الماء ومن ثم تم التحقق من دقة عمل هذه الحساسات بواسطة البيزوميتر. أيضا تم قياس كمية التدفقات الخارجة من الفتحات الجانبية باستخدام الطريقة الحجمية التقليدية. استخدمت خمس مسافات متغيرة بين الفتحات الجانبية بالنسبة للأنبوب ذو النهاية المغلقة وهي (٠,٧٥ متر، ١،٥ متر، ٢ متر، ٢،٥ متر و٣ متر).
تم حساب معامل الانتظامية (q1\qn) (النسبة بين التصريف من المخرج الأخير، qn إلى التصريف من المخرج الأول، q1) للمشعبات ذات النهاية المغلقة والحلقية. حيث وجد ان قيم معامل الانتظامية تتغير مع نسبة التباعد بين الفتحات) (d\S) النسبة بين تباعد المخارج، S إلى قطر الانبوب المتشعب، (d. بالنسبة لجميع النماذج التي تمتلك نفس الطول والقطر والضغط الداخل ونسبة التباعد تم الحصول على أعلى قيمة لمعامل الانتظامية (0,926) وكانت في الانبوب المتشعب ذو النهاية الحلقية. لذلك، فإن الانابيب المتشعبة ذات النهاية الحلقية تحسن من انتظامية توزيع الجريان وتقلل من مقدار خسائر الضغط بنسبة 80٪.
أيضا، وجد أن نسبة الاحتكاك ((f1\ fn (النسبة بين معامل الاحتكاك في المقطع الأخير،fn إلى معامل الاحتكاك في المقطع الأول، f1 ) تتغير مع نسبة التباعد بين الفتحات الجانبية. بالنسبة لجميع النماذج التي تمتلك نفس الطول والقطر والضغط الداخل ونسبة التباعد تم الحصول على أقل نسبة احتكاك (0.028) وكانت في الانبوب المتشعب ذو النهاية الحلقية. واعتمادًا على عدد الفتحات الجانبية للأنبوب المتشعب ذو النهاية المغلقة والحلقية، وجد ان قيم (G Factor) تتراوح ما بين 0.011إلى 0.61. تم استخدام البيانات التجريبية للتحقق من صحة الصيغ المختارة لحساب الـ (Factor G) والتوصية بالصيغة التي تعطي نتائج قريبة للبيانات التجريبية.
بالإضافة الى ذلك، تم اجراء محاكاة عددية باستخدام برنامج (CFD) من اجل التنبؤ بقيم السرعة والضغط عند كل فتحة على طول الانبوب المتشعب. بعدها تم اجراء اختبار احصائي عن طريق تطبيق معادلة الجذر التربيعي لمتوسط الانحراف المعياري (RMSD) للمقارنة ما بين قيم السرعة والضغط التي تم الحصول عليها من النموذج العددي وقيم السرعة والضغط التي تم قياسها تجريبيا لجميع الانابيب المتشعبة ذات النهاية المغلقة والحلقية. حيث أظهرت نتائج المقارنة أن القيم التي تم الحصول عليها من النموذج العددي كانت متوافقة مع البيانات التجريبية. وبالتالي فان هذه النتائج تؤكد دقة النموذج العددي المستخدم في هذه الدراسة.
ومن الجدير بالذكر ان الطالب نشر ثلاث بحوث، الأول عنوانه:
“Physical Simulation for the Flow in Straight and Rectangular Loop Manifolds”
في مجلة كلية الهندسة في جامعة بغداد (journal of Engineering).
والثاني عنوانه:
“Physical and Numerical Simulations of the Flow in Straight and Triangular Manifolds”
في مجلة الهندسة والتكنولوجيا في الجامعة التكنولوجية ((Engineering and Technology Journal
والثالث عنوانه:
“Physical Modeling of Flow and Head along Straight Dead-end and Looped Manifolds”
في مجلة العلوم والتكنولوجيا في جامعة بيرتانيكا الماليزية والتي تعتبر ضمن مستوعبات سكوبس وكلاريفيت Pertanika Journal of Science & Technology (JST)
