مناقشة أطروحة الماجستير في قسم الهندسة الميكانيكية الموسومة ب (دراسة عملية ونظرية حول تأثير ظاهرة التكهف في المضخات النابذة )
تم انجاز رسالة الماجستير للطالب نبيل أحمد كمال في قسم قسم الهندسة الميكانيكية عن بحثه الموسوم ” دراسة عملية ونظرية حول تأثير ظاهرة التكهف في المضخات النابذة ” وبأشراف أ.م.د. علي عبد المحسن الأسدي . وتألفت لجنة المناقشة برئاسة أ.د. نجدت نشأت عبد الله وعضوية كل من أ.م.د. كريمة أسماعيل عموري و أ.م.د أخلاص محمد فياض وتلخص بحثة بما يلي : يتناول هذا البحث دراسة عملية ونظرية لأداء مضخة نابذة نوع (Volute Casing) عند ظروف الجريان غير المتكهف والمتكهف. الجانب العملي لهذا البحث يتضمن تصميم وبناء منظومة جريان مغلقة لإيجاد ظاهرة التكهف تعمل بطريقة تقليل الضغط بواسطة منظومة تفريغ الهواء. العديد من التجارب تم أجرائها عبر تغيير قيم رفع السحب الصافي الموجب المتوفر NPSHa للمدى (10 to 1 m) و معدل الجريان للقيم (10.95, 11.95, 12.95, 13.95 and 14.95 m3/h) و درجة حرارة الماء للقيم (25.5, 35.5 and 45.5 ˚C) وسرعة دوران المضخة للقيم (2560 and 2660 rpm) وعليه عدة متغيرات مهمة تخص ظاهرة التكهف تم أحتسابها، وكذلك تم قياس مستوى الضوضاء المصاحبة لظاهرة التكهف.
التحليل النظري لهذا البحث تضمن إجراء محاكاة ثنائية الأبعاد للجريان ثنائي الطور بأستخدام حقيبة ANSYS FLUENT لتحري ظروف الجريان المتكهف داخل المضخة النابذة عبر تغيير قيم NPSHa ودرجة حرارة الماء وسرعة المضخة. تم أختيار الموديل (Homogeneous Mixture) للجريان المتعدد الأطوار والموديل (kε) للجريان المضطرب. الشروط الحدية المستخدمة لهذه المحاكاة في نموذج المضخة المدروس هي (ضغط للمدخل – ضغط للمخرج) وكذلك (سرعة للمدخل – ضغط للمخرج).
النتائج العملية أظهرت أنه عند تقليل قيمة NPSHa (عبر تفريغ هواء المنظومة) فإن قيم رفع المضخة و معدل الجريان والكفاءة تبقى ثابتة بشكل أولي، ولكن مع أستمرار تقليل قيمة NPSHa فإن هذه القيم سوف تنخفض بسبب تشكل فقاعات البخار داخل المضخة مما تسبب في عرقلة الجريان بين مجاري بشارة المضخة، حيث أن هذه النتائج أظهرت أنه عند هبوط رفع المضخة بنسبة 3% فأن نسبة هبوط معدل الجريان تكون أقل من 2% في حين أن نسبة هبوط الكفاءة تكون أكثر من 3%. كذلك هذه النتائج أظهرت أن قيمة NPSHa تقل مع زيادة معدل الجريان والحرارة وأنها تزداد مع انخفاض السرعة. هذه النتائج أظهرت أيضا أن قيمة رفع السحب الصافي الموجب المطلوب NPSHr تزداد مع زيادة معدل الجريان وأنها تقل مع أرتفاع الحرارة وانخفاض السرعة. من جانب أخر، النتائج العملية أظهرت ايضا أن مستوى الضوضاء في المضخة يزداد مع انخفاض قيمة NPSHa ومعدل الجريان حيث وجد أن الفرق في مستوى الضوضاء بين الجريان غير المتكهف والمتكهف (عند هبوط رفع المضخة بمقدار3% ) بحدود (8 dB).
النتائج النظرية أظهرت أن مناطق التكهف تظهر عند الحافات الأمامية لريش البشارة من جهة السحب حيث أنها تتشكل في المساحة الأقل ضغطا داخل المضخة. هذه النتائج أظهرت ايضا أن مناطق التكهف تتوسع مع أنخفاض قيمة NPSHa وأرتفاع الحرارة في حين أنها تصغر مع انخفاض السرعة. النتائج النظرية أظهرت ايضا أن بداية التكهف تحدث عندما تكون قيمة NPSHa تساوي (3.22 m) وذلك عند معدل الجريان (12.95 m3/h).
مقارنة النتائج العملية والنظرية لهذه الدراسة وكذلك بين هذه النتائج مع النتائج المنشورة للدراسات السابقة أظهرت أن التوافق فيما بينها مرضي
