مناقشة اطروحة الدكتوراه الموسومة (دراسة الحمل المختلط مع التغيّر في الطور في حيز اسطواني ذو وسط مسامي) في قسم الهندسة الميكانيكية
تم انجاز رسالة الدكتوراه للطالب محمد عبد الرؤوف في قسم الهندسة الميكانيكية وعلى قاعة المناقشات في القسم عن بحثه الموسوم (دراسة الحمل المختلط مع التغيّر في الطور في حيز اسطواني ذو وسط مسامي) وبإشراف الاستاذ الدكتور احسان يحيى حسين وقد تألفت لجنة المناقشة من د.عباس حميد سليمون رئيسا وعضوية كل من د.عبد الحسن عبد كرم الله و د.نجدت نشأت عبد الله و د.قاسم صالح مهدي ود.سعد محسن صالح وقد دار البحث حول دراسة نظرية وعملية لانتقال الحرارة بالحمل المختلط العابر مع تغيّر في الطور للمائع في انبوب مائل ذو وسط مسامي محصور و مشبع بالمائع.
في الدراسة النظرية تم استخدام طريقة الانثالبي (نموذج خليط متعدد الطور) لتحليل مسالة البحث الحالي. تم حل معادلة بواسون للضغط باستخدام تقنية الحجم المحدد و بخوارزمية سطر-بعد-سطر للمصفوفات ثلاثية القطر. تم حل معادلة الطاقة باستخدام الحجم المحكوم الضمني المبني على صيغة الفروق المحددة مع استخدام القانون الأسي (Patenkar 1980) لفك ارتباط الحدود المشتركة للتوصيل والحمل. ان التحقق العددي قد غطى كل قيم الفيض الحراري المسلط تحت الدراسة للمدى 50≤qw≤20000 واط/م2 وفي كلا حالتي الحمل الحر ( ) و الحمل المختلط (
,
) . اربع قيم للنفاذية المطلقة قد تم استخدامها وهي ( 1×10-9 , 5×10-10 , 3×10-10 , 1.5×10-10 م 2 ). كما تم التحقق من تاثير تغيير قطر الانبوب للقياسين (20 ملم و 38.22 ملم) ولزوايا ميل(
,
).
خلال العمل التجريبي من البحث تم بناء جهاز عملي يتكون من انبوبين من النحاس القطر الداخلي والخارجي لكل منهما (20 ملم و 22.22 ملم) و (38.22 ملم و 41.27 ملم) على التوالي وبطول 0.275 متر. تم اختيار الماء المقطر كمائع تشبُع بينما اُستخدِمت كريات زجاجية من مادة البوروسيليكا كمادة مسامية و باربعة اقطار مختلفة (0.5 ملم, 1 ملم, 2 ملم, و 3 ملم). تم دراسة وتحليل انتقال الحرارة في حالة الحمل الحر النقي ( ) و في حالة الحمل المختلط (
,
) اي ضمن مدى لرقم ريتشاردسون (31 الى 502). تم اجراء سلسلة من التجارب العملية مع تسليط فيظ حراري ثابت خلال كل تجربة تراوح مداه من 256 واط/م2 الى 7820 واط/م2, اي ضمن مدى لرقم رالي (4 الى 794) ولاربعة زوايا ميلان (°0 , °20 , °40 , و °60 ).
لقد اظهرت النتائج النظرية انه عند نفس قيمه الفيض الحراري المسلط فان قيم اعلى لدرجات الحرارة وقيم اقل لنسبة تشبع السائل قد تم تسجيلها في الانبوب ذو الحشوة المسامية ذات النفاذية الاصغر, مع ظهور ابكر للغليان وبقيمة اعلى من البخار. لقد اظهرت النتائج بان نسبة تشبع السائل تقل مع زيادة الفيض الحراري المسلط وتصل قيمتها الصغرى عند مخرج الانبوب. وقد بينت النتائج عند زيادة زاوية الميلان فان درجة حرارة المائع ستقل عند نفس المقطع على طول الانبوب في منطقة الدخول للانبوب ذو الحشوة المسامية ولكنها تبدا بالزيادة مع الارتفاع مع انخفاض في نسبة تشبع السائل لزوايا ميلان اكبر. كما وجد ان سرعة السائل تزيد بزيادة الفيض الحراري المسلط ومن ثم تقل عندما تغطي منطقة الجريان بطورين المقطع العلوي من الانبوب وان قيمة سرعة السائل والبخار تزداد مع زيادة زاوية الميلان عند نفس المقطع على طول الانبوب ذو الحشوة المسامية. ان التدفق المستحث لكتلة المائع يزداد بزيادة الفيض الحراري المسلط و عند زيادة الفيض الحراري المسلط بمقدار اكبر فان التدفق المستحث لكتلة المائع سوف ينخفض بسرعة ثم يبقى ثابتا نسبيا بعد ذلك. ان رقم نسلت الموضعي يزداد بصورة مستمرة على طول سطح الانبوب المسخن ويصل الى قيمته العليا المعرفة مباشرة قبل تواجد منطقة الجريان بطورين. كما تم فحص تأثيير تغيير فرق الارتفاع الهيدروستاتيكي وكذلك قطر الانبوب. إنّ تحقّقَ برنامجِ الحاسوبِ للدراسةِ الحاليةِ بالدراسات السابقةِ بين توافقا جيدا ومقارنةِ النَتائِجِ النظريةِ بالنَتائِجِ التجريبيةِ للبحث الحالي بينت أنّ التوافق كان جيد.
لقد بينت التجارب العملية ان التدفق المستحث لكتلة المائع يزداد بزيادة الفيض الحراري المسلط و عند زيادة الفيض الحراري المسلط بمقدار اكبر فان التدفق المستحث لكتلة المائع سوف ينخفض بسرعة ثم يبقى ثابتا نسبيا بعد ذلك. ان تغيير اقطار الكرات الزجاجية قد اظهر ان الغليان يبدأ مبكرا في الانبوب الذي يحتوي على كرات زجاجية ذات اقطار اصغر. كما تم دراسة تأثير تغير زاوية الميلان وقد بينت النتائج ان التدفق المستحث لكتلة المائع سوف ينخفض بزيادة زاوية الميلان مما يؤدي الى ارتفاع في توزيع درجات الحرارة على طول الانبوب ذو الحشوة المسامية.كما اظهرت النتائج ان رقم نسلت الموضعي يزداد بصورة مستمرة ويصل الى قيمته العليا عند مخرج الانبوب أو قبله في حالة وجود غليان واعتمادا على قيمة الفيض الحراري المسلط. كما تم دراسة تاثير تغيير فرق الارتفاع الهيدروستاتيكي وقد اظهرت المقارنة مع البحوث العملية السابقة توافقا جيدا.
