تم انجاز رسالة الماجستير للطالب حسن وليد زغير في قسم الهندسة الميكانيكية عن بحثه الموسوم “انتقال الحرارة بالحمل القسري حول اسطوانة ساخنة ومائلة”وبأشراف أ.م.د.أكرم وهبي عزت وتألفت لجنة المناقشة برئاسة أ.د.أحسان يحيى حسين وعضوية كل من أ.د.قاسم صالح مهدي, أ.م.د.منال هادي صالح
وتلخص بحثة بما يلي :
تم اجراء بحث عملي وعددي لدراسة انتقال الحرارة من جسم اسطواني الشكل معرض لفيض حراري ثابت عند سطحها الخارجي ويتم تبريده بواسطة هواء متدفق حوله. شملت الدراسة أوضاع زاوية مختلفة للاسطوانة وضع عمودي ,أفقي ومائل بزاوية 45 و سرعة تيار للهواءالحروعدد رينولدزمختلفة تتراوح بين ( 48000 – 8900 ) للوضع عمودي وللوضع للمائل و للوضع أفقي.
تم العمل العددي عن طريق إجراءحساب نموذج رياضي للمسألة وحلها عدديا باستخدام برنامج CFD FLUNT 6.3.26 بعد أن تم وصف النموذج باستخدام شبكة من النقاط من خلال تشغيل برنامج GAMBIT 2.2.30. ثلاثي الأبعاد لهذه الدراسة. تم عمل صندوق مستطيل الشكل أبعاده (127×129×130 مليمتر) طول وعرض وارتفاع بالتتابع وتم وضع الاسطوانة داخل الصندوق ذو قطر (34 مليمتر) وارتفاع (90 مليمتر). وتم وضع بعض الفرضيات المناسبة لحل المعادلات الرئسية.
يستندالجانب العملي على ان الهواءهو مائع التبريد في انتقال الحرارة من الاسطوانةالساخنة. حيث ان حرارة سطح الاسطوانة تبقى ثابتة باستخدام سخان كهربائي مناسب.حيث ان قيم حرارة السطوانة (5217. 5201. 5284 (W/m2 للوضع العمودي والمائل والافقي بالتتابع .تم التحكم في التدفق الحراري باستخدام متغير طاقة مستمريتم التحكم فيه عن طريق الفولتية والتيار. وكذلك كمية تدفق الهواءحول اسطوانة ساخنة بسرعات مختلفة باستخدام جهاز الاختبار.
تم في البحث حساب معاملات انتقال الحرارة حول الاسطوانة على أساس قيم الفيض الحراري وفروقات درجة الحرارة بين سطح الاسطوانة ودرجة حرارة تيار الهواء.
تم أيجاد توزيع درجات الحرارة للسطح، وعدد نسلت حول الاسطوانة وفي موقع عمودي, افقي ومائل بموجب عدد رينولدز التي تم أحتسابها لكل سرعة جريان للهواء . وأظهرت المقارنة بين النتائج العملية والنظرية توافق مقبول.
تم أيجاد معادلات رياضية لكل وضع زاوي للأسطوانة بين معدل عدد نسلت وبين عدد رينولدز. أظهرت النتائج أن انتقال الحرارة للاسطوانة في الوضع العمودي أعلى من تلك للوضع الافقي والمائل. وأظهرت أعداد رينولدزالعالي في وضع المائل للاسطوانة اعلى معدل انتقال الحرارة من الموقع الافقي للاسطوانة . أثبتت المقارنة بين الكفاءة الاجمالية الناتجة من حاصل ضرب الكفاءة الحرارية والكفاءة الهيدرودينميكية للأوضاع الزاوية الثلاثة وأعداد رينولدز ان الوضع العمودي يمتلك كفاءة كلية أعلى من الأفقي والمائل وأن الأخير يمتلك أوطأ الأرقام وهذا ينطبق مع نتائج مقانة قيم معدلات معاملات الأنتقال الحراري لهذه الأوضاع.
كما تمت المقارنة بين النتائج العملية الحالية والنتائج العملية للبحوث السابقة وكانت النتائج مقبولة. علما أن أعلى نسبة خطأ 6.4% كانت تخص الوضع العمودي للأسطوانة.
وتلخص بحثة بما يلي :
تم اجراء بحث عملي وعددي لدراسة انتقال الحرارة من جسم اسطواني الشكل معرض لفيض حراري ثابت عند سطحها الخارجي ويتم تبريده بواسطة هواء متدفق حوله. شملت الدراسة أوضاع زاوية مختلفة للاسطوانة وضع عمودي ,أفقي ومائل بزاوية 45 و سرعة تيار للهواءالحروعدد رينولدزمختلفة تتراوح بين ( 48000 – 8900 ) للوضع عمودي وللوضع للمائل و للوضع أفقي.
تم العمل العددي عن طريق إجراءحساب نموذج رياضي للمسألة وحلها عدديا باستخدام برنامج CFD FLUNT 6.3.26 بعد أن تم وصف النموذج باستخدام شبكة من النقاط من خلال تشغيل برنامج GAMBIT 2.2.30. ثلاثي الأبعاد لهذه الدراسة. تم عمل صندوق مستطيل الشكل أبعاده (127×129×130 مليمتر) طول وعرض وارتفاع بالتتابع وتم وضع الاسطوانة داخل الصندوق ذو قطر (34 مليمتر) وارتفاع (90 مليمتر). وتم وضع بعض الفرضيات المناسبة لحل المعادلات الرئسية.
يستندالجانب العملي على ان الهواءهو مائع التبريد في انتقال الحرارة من الاسطوانةالساخنة. حيث ان حرارة سطح الاسطوانة تبقى ثابتة باستخدام سخان كهربائي مناسب.حيث ان قيم حرارة السطوانة (5217. 5201. 5284 (W/m2 للوضع العمودي والمائل والافقي بالتتابع .تم التحكم في التدفق الحراري باستخدام متغير طاقة مستمريتم التحكم فيه عن طريق الفولتية والتيار. وكذلك كمية تدفق الهواءحول اسطوانة ساخنة بسرعات مختلفة باستخدام جهاز الاختبار.
تم في البحث حساب معاملات انتقال الحرارة حول الاسطوانة على أساس قيم الفيض الحراري وفروقات درجة الحرارة بين سطح الاسطوانة ودرجة حرارة تيار الهواء.
تم أيجاد توزيع درجات الحرارة للسطح، وعدد نسلت حول الاسطوانة وفي موقع عمودي, افقي ومائل بموجب عدد رينولدز التي تم أحتسابها لكل سرعة جريان للهواء . وأظهرت المقارنة بين النتائج العملية والنظرية توافق مقبول.
تم أيجاد معادلات رياضية لكل وضع زاوي للأسطوانة بين معدل عدد نسلت وبين عدد رينولدز. أظهرت النتائج أن انتقال الحرارة للاسطوانة في الوضع العمودي أعلى من تلك للوضع الافقي والمائل. وأظهرت أعداد رينولدزالعالي في وضع المائل للاسطوانة اعلى معدل انتقال الحرارة من الموقع الافقي للاسطوانة . أثبتت المقارنة بين الكفاءة الاجمالية الناتجة من حاصل ضرب الكفاءة الحرارية والكفاءة الهيدرودينميكية للأوضاع الزاوية الثلاثة وأعداد رينولدز ان الوضع العمودي يمتلك كفاءة كلية أعلى من الأفقي والمائل وأن الأخير يمتلك أوطأ الأرقام وهذا ينطبق مع نتائج مقانة قيم معدلات معاملات الأنتقال الحراري لهذه الأوضاع.
كما تمت المقارنة بين النتائج العملية الحالية والنتائج العملية للبحوث السابقة وكانت النتائج مقبولة. علما أن أعلى نسبة خطأ 6.4% كانت تخص الوضع العمودي للأسطوانة.
