تم انجاز اطروحة الدكتوراه في قسم الهندسة الميكانيكية الموسومة ” دراسة تأثير المتغيرات التصميمية وشروط الأسناد على أهتزاز انبوب ينقل مائع”
تم انجاز اطروحة الدكتوراه للطالب وجدان كاظم صاحب في قسم الهندسة الميكانيكية
عن بحثه الموسوم ” دراسة تأثير المتغيرات التصميمية وشروط الأسناد على أهتزازانبوب ينقل مائع” وبأشراف الاستاذ الدكتور نجدت نشأت عبد الله و الاستاذ الدكتورعدنان ناجي جميل , من قبل لجنة المناقشة المؤلفة من :
الأستاذ الدكتور جعفر مهدي حسن رئيس اللجنة
الأستاذ المساعد الدكتورحاتم رحيم وسمي عضواً
الأستاذ المساعد الدكتور علي عبد المحسن حسن عضواً
الأستاذ المساعد الدكتورة كريمة أسماعيل عموري عضواً
الأستاذ المساعد الدكتور علي حسين محمد عضواً
وتلخص بحثة بما يلي:
إنّ تداخل جريان المائع و الهيكل يكون عن طريق القوى المتولدة نتيجة جريان المائع المؤثره على الهيكل. تم دراسة تأثير المتغيرات التصميمِه مثل قطرِ الإنبوبِ، سُمك حائطِ ، مادّةً الانبوب وتأثيرَ سرعةِ المائع على الإهتزاز الِمستحث بواسطة الجريان (FIV) و التردد طبيعي و نسبةَ التخميد لإنبوب مستقيم يَحْملُ جريان اضطرابي كامل النمو بشكل عددي و بشكل تحليلي وكذلك بشكل تجريبي. أيضاً تم دراسة تأثير نوعِ المساند (البسيط و المثبت).
رياضيا,تم حل معادلات الاستمرارية و معادلات الزخم ولقد تم الاستعانة بالموديل الاضطرابي (k) الذي ترافق حسابه مع قوانين الجدار على طول الحدود الصلبة, ببناء نموذج عددي بأستخدام طريقة الحجوم المحددة وأتباع خطوات (SIMPLE) بالطريقة الهجينة ، لحِساب خصائصِ الجريان الأضطرابي. قد تم بناء نموذج رياضي اعتمد على استخدام طريقة المصفوفات الانتقالية (TMM) لحَلّ معادلاتِ إهتزاز الإنبوبِ لتوضيح تأثير الاهتزاز لأنبوب يحمل مائع .
أنجزالجانب العملي في الدراسة من خلال بناء منظومة أختبار, تم قياس إهتزاز الإنبوبِ بواسطة جهاز قياس التعجيل ثبت على جدار الإنبوبَ. تم قياس قِيَم جذرِ المتوسطةِ التربيعي للتعجيلِ والسرعةَ الإنبوبَ و الإزاحةَ في سرعةِ جريان مختلفة. وجدت الترددات الطبيعية للإهتزازِ و نسبة التخميد بإستعمال (FFT). أيضاً تم قياس تذبذب الضغط على حائطِ الإنبوبِ. إستعملتْ خمسة أقسام إختبارِ ، مختلفة الاقطار(mm76.2 و mm50.8 ) سُمك جدار الإنبوبِ ( mm3.7 و mm 2.4) و من مادتين مختلفتين هما حديد مقاوم للصدأ وPVC ، تمت هذه الدراسة لقيم مختلفه لعدد رينولدز تتراوح بين (5*105 – 4*104 ) .
النَتائِج التي قدّمتْ في هذه الدراسةِ تم مقارنتها بنتائج انجزت بإستعمال الحَلِّ التحليليِ لمعادلةِ الحركةِ تم حلها بواسطة طريقةِ( (Galerkin’s method. أيضاً تم المقارنة بالنَتائِجِ التي تم الحصول عليها بإستعمال برنامجِ ANSYS CFX ، هذا التحليلِ يعتمد على الحَلِّ العدديِ؛ بإستعمال طريقةِ العناصرِ المحددةِ(FEM) لحل كلا من معادلات الهيكل ومعادلات جريان المائع, نموذج (LES) إستعملتْ كنموذج اٍضطراب.
تُبين النَتائِجَ التجريبيةَ والنظريةَ بأنّ إعتمادَ الإهتزازِ على المتغيرات التصميمِة لا يَبْدو ثابت مع الجريان، استجابة الأنبوب يُصبحُ أقل أعتماداً على المتغيرات التصميمِية بنسبة الجريان القليلة، بالإضافة إلى تأثيرِ هذه المتغيرات أكبر في الشرطِ مثبت- مثبت . تنقص استجابة الأنبوب بزيادة القطر ولَهُ تأثير أكبر على كل من السرعة والتعجيل وأقل على الإزاحةِ. أيضاً للترددات الطبيعية إعتماد أكبر على مادّةِ الإنبوبِ، تَزِيدُ التردداتَ الطبيعيةَ بزيادةِ قطرِ الإنبوبِ والتردداتِ الطبيعيةِ تزداد بنسبه بسيطة بزيادةِ سُمكِ حائطِ الإنبوبِ. وُجِد توافقا جيدا بكلتا طريقة المصفوفات الأنتقالية ونَتائِجِ برنامج ANSYS مع العملِ التجريبيِ لقِيَمِ التردداتِ الطبيعيةِ، وسلوك إهتزازِ الإنبوبِ.
أعتمادا على المتغيّراتَ المدروسه التي وضعت بصيغة لا بعدية للحصول على معادلات تجريبيةَ تربط إهتزازَ الإنبوبِ المستحثِّ بجريان اٍضطرابي مع المتغيرات التصميمَة. إنّ المعادلاتَ التجريبيةَ تشمل كلا من شرطي الأسناد.
تم انجاز اطروحة الدكتوراه للطالب وجدان كاظم صاحب في قسم الهندسة الميكانيكية
عن بحثه الموسوم ” دراسة تأثير المتغيرات التصميمية وشروط الأسناد على أهتزازانبوب ينقل مائع” وبأشراف الاستاذ الدكتور نجدت نشأت عبد الله و الاستاذ الدكتورعدنان ناجي جميل , من قبل لجنة المناقشة المؤلفة من :
الأستاذ الدكتور جعفر مهدي حسن رئيس اللجنة
الأستاذ المساعد الدكتورحاتم رحيم وسمي عضواً
الأستاذ المساعد الدكتور علي عبد المحسن حسن عضواً
الأستاذ المساعد الدكتورة كريمة أسماعيل عموري عضواً
الأستاذ المساعد الدكتور علي حسين محمد عضواً
وتلخص بحثة بما يلي:
إنّ تداخل جريان المائع و الهيكل يكون عن طريق القوى المتولدة نتيجة جريان المائع المؤثره على الهيكل. تم دراسة تأثير المتغيرات التصميمِه مثل قطرِ الإنبوبِ، سُمك حائطِ ، مادّةً الانبوب وتأثيرَ سرعةِ المائع على الإهتزاز الِمستحث بواسطة الجريان (FIV) و التردد طبيعي و نسبةَ التخميد لإنبوب مستقيم يَحْملُ جريان اضطرابي كامل النمو بشكل عددي و بشكل تحليلي وكذلك بشكل تجريبي. أيضاً تم دراسة تأثير نوعِ المساند (البسيط و المثبت).
رياضيا,تم حل معادلات الاستمرارية و معادلات الزخم ولقد تم الاستعانة بالموديل الاضطرابي (k) الذي ترافق حسابه مع قوانين الجدار على طول الحدود الصلبة, ببناء نموذج عددي بأستخدام طريقة الحجوم المحددة وأتباع خطوات (SIMPLE) بالطريقة الهجينة ، لحِساب خصائصِ الجريان الأضطرابي. قد تم بناء نموذج رياضي اعتمد على استخدام طريقة المصفوفات الانتقالية (TMM) لحَلّ معادلاتِ إهتزاز الإنبوبِ لتوضيح تأثير الاهتزاز لأنبوب يحمل مائع .
أنجزالجانب العملي في الدراسة من خلال بناء منظومة أختبار, تم قياس إهتزاز الإنبوبِ بواسطة جهاز قياس التعجيل ثبت على جدار الإنبوبَ. تم قياس قِيَم جذرِ المتوسطةِ التربيعي للتعجيلِ والسرعةَ الإنبوبَ و الإزاحةَ في سرعةِ جريان مختلفة. وجدت الترددات الطبيعية للإهتزازِ و نسبة التخميد بإستعمال (FFT). أيضاً تم قياس تذبذب الضغط على حائطِ الإنبوبِ. إستعملتْ خمسة أقسام إختبارِ ، مختلفة الاقطار(mm76.2 و mm50.8 ) سُمك جدار الإنبوبِ ( mm3.7 و mm 2.4) و من مادتين مختلفتين هما حديد مقاوم للصدأ وPVC ، تمت هذه الدراسة لقيم مختلفه لعدد رينولدز تتراوح بين (5*105 – 4*104 ) .
النَتائِج التي قدّمتْ في هذه الدراسةِ تم مقارنتها بنتائج انجزت بإستعمال الحَلِّ التحليليِ لمعادلةِ الحركةِ تم حلها بواسطة طريقةِ( (Galerkin’s method. أيضاً تم المقارنة بالنَتائِجِ التي تم الحصول عليها بإستعمال برنامجِ ANSYS CFX ، هذا التحليلِ يعتمد على الحَلِّ العدديِ؛ بإستعمال طريقةِ العناصرِ المحددةِ(FEM) لحل كلا من معادلات الهيكل ومعادلات جريان المائع, نموذج (LES) إستعملتْ كنموذج اٍضطراب.
تُبين النَتائِجَ التجريبيةَ والنظريةَ بأنّ إعتمادَ الإهتزازِ على المتغيرات التصميمِة لا يَبْدو ثابت مع الجريان، استجابة الأنبوب يُصبحُ أقل أعتماداً على المتغيرات التصميمِية بنسبة الجريان القليلة، بالإضافة إلى تأثيرِ هذه المتغيرات أكبر في الشرطِ مثبت- مثبت . تنقص استجابة الأنبوب بزيادة القطر ولَهُ تأثير أكبر على كل من السرعة والتعجيل وأقل على الإزاحةِ. أيضاً للترددات الطبيعية إعتماد أكبر على مادّةِ الإنبوبِ، تَزِيدُ التردداتَ الطبيعيةَ بزيادةِ قطرِ الإنبوبِ والتردداتِ الطبيعيةِ تزداد بنسبه بسيطة بزيادةِ سُمكِ حائطِ الإنبوبِ. وُجِد توافقا جيدا بكلتا طريقة المصفوفات الأنتقالية ونَتائِجِ برنامج ANSYS مع العملِ التجريبيِ لقِيَمِ التردداتِ الطبيعيةِ، وسلوك إهتزازِ الإنبوبِ.
أعتمادا على المتغيّراتَ المدروسه التي وضعت بصيغة لا بعدية للحصول على معادلات تجريبيةَ تربط إهتزازَ الإنبوبِ المستحثِّ بجريان اٍضطرابي مع المتغيرات التصميمَة. إنّ المعادلاتَ التجريبيةَ تشمل كلا من شرطي الأسناد.
