ديناميكية الأنابيب الناقلة للموائع ذات الجريان الطباقي باستخدام طريقة الخصائص
رسالة مقدمة الى كلية الهندسة في جامعة بابل كجزء من متطلبات نيل شهادة ماجستير في علوم الهندسة الميكانيكية (الميكانيك التطبيقي) أعدّت من قبل الطالب مهند كريم كاظم بإشراف أ. د. أحمد عبد الله الراجحي .. هذه الرسالة تركز على التحقيق الخاص بتأثير جريان المائع على الاستجابة الديناميكية للأنابيب. كما تتمتع هذه الدراسة بأهمية كبيرة في التطبيقات الصناعية مثل محطات الديزل و الغاز، و الكثير من التطبيقات التي تستخدم معدات نقل الغاز أو أي مائع اخر.المعادلة الحاكمة تضمنت تأثيرات كل من الطاقة، و تأثير كل من القوة المركزية و قوة الكريوليز نتيجة لسرعة الجريان. في هذه الرسالة تم دراسة تأثير سرعة الجريان نظريا و عمليا. و قد تم استخدام طريقة الخواص لتحليل الجزء النظري من الرسالة، بينما الجزء العملي درس تأثير نوعين من الأحمال هما (الحمل الزائل و الحمل الثابت).
في دراسة الحمل الزائل تم استخدام ثلاث مستشعرات للتعجيل لحساب التعجيل في نقاط مختلفة من الأنبوب، حيث تم وضعهم على مسافة (15سم) من بعضهم البعض، و استخدمت المطرقة الذكية لتسليط الحمل ازائل. هذا الاختبار تم استخدامه لحساب التردد الطبيعي للنظام بطريقة الانقاص اللوغارتمي حيث كان مقداره حوالي(7.58(. كما انه تم استخدام نفس المنظومة و لكن بدون تسليط قوة خارجية لغرض دراسة الاهتزاز الداخلي الناتج من جريان المائع داخل الأنبوب لغرض دراسة تأثير الحمل الثابت تم استخدام أثقال متغيرة الكتلة، و تم تثبيت ثلاث مستشعرات انفعال لقياس الخصائص الديناميكية للأنبوب. تم استخدام برنامج (Labview) لتحليل اشارة مستشعرات التعجيل و مستشعرات الانفعال و كذلك مستشعرالمطرقة. سرعة الجريان تم حسابها باستخدام جهاز قياس الجريان بالموجات فوق الصوتية و جهاز قياس الجريان الميكانيكي. وقد تمت معايرة هذه الأجهزة باستخدام اناء مختبري مدرج. الأنبوب تمت دراسته في ثلاث حالات، الحالة الأولى كانت للأنبوب الفارغ، و الحالة الثانية هي الأنبوب ممتليء بلمائع و السرعة مساوية للصفر، و من ثم تمت دراسة حالة السرع المتغيرة، و تأثيرات كل حالة تمت مناقشتها. كان هناك فروقات كبيرة بين استجابة الأنبوب الفارغ و استجابة الأنبوب الحاوي على مائع جاري. استجبة العزم بالنسبة للأنبوب الفارغ كان يستقر في مستوى أعلى من الأنبوب متغير السرع نتيجة المقاومة الفقيرة للأنبوب في هذه الحالة مقارنة مع الأنبوب ذو المائع الجاري. بينما الأنبوب الانبوب ذو المائع الساكن كان له أعلى قيمة للعزم بسبب أن الانبوب و المائع في هذه الحالة يتعامل ككتلة واحدة و بالتالي فان الكتلة النهائية للنظام تزداد. تأثير قوة الكريوليس و القوة المركزية كان يزداد مع ازدياد سرعة الجريان. تأثير الكريوليس كان واضحا في الجزء الغير مستقر من الاستجابة حيث ان هذه القوة تزيد من زمن اللااستقرار. بينما كان تأثير القوة المركزية يتركز في الجزء المستقر من الاستجابة حيث أن هذه القوة تقوم بتقليل العزم النهائي للنظام في منطقة الاستقرار. المعادلة الحاكمة كانت تتضمن تأثير كل من القصور الذاتي والكريوليس و القوة المركزية. من خلال نتائج هذه الدراسة، يمكن ملاحظة أن جريان المائع له تأثير كبير على الإستجابة الديناميكية للأنابيب، حيث تبين أنه يزيد من تخميد الأنبوب، و هذا التأثير يزداد كلما زادت سرعة الجريان و حسب النسق.
رسالة مقدمة الى كلية الهندسة في جامعة بابل كجزء من متطلبات نيل شهادة ماجستير في علوم الهندسة الميكانيكية (الميكانيك التطبيقي) أعدّت من قبل الطالب مهند كريم كاظم بإشراف أ. د. أحمد عبد الله الراجحي .. هذه الرسالة تركز على التحقيق الخاص بتأثير جريان المائع على الاستجابة الديناميكية للأنابيب. كما تتمتع هذه الدراسة بأهمية كبيرة في التطبيقات الصناعية مثل محطات الديزل و الغاز، و الكثير من التطبيقات التي تستخدم معدات نقل الغاز أو أي مائع اخر.المعادلة الحاكمة تضمنت تأثيرات كل من الطاقة، و تأثير كل من القوة المركزية و قوة الكريوليز نتيجة لسرعة الجريان. في هذه الرسالة تم دراسة تأثير سرعة الجريان نظريا و عمليا. و قد تم استخدام طريقة الخواص لتحليل الجزء النظري من الرسالة، بينما الجزء العملي درس تأثير نوعين من الأحمال هما (الحمل الزائل و الحمل الثابت).
في دراسة الحمل الزائل تم استخدام ثلاث مستشعرات للتعجيل لحساب التعجيل في نقاط مختلفة من الأنبوب، حيث تم وضعهم على مسافة (15سم) من بعضهم البعض، و استخدمت المطرقة الذكية لتسليط الحمل ازائل. هذا الاختبار تم استخدامه لحساب التردد الطبيعي للنظام بطريقة الانقاص اللوغارتمي حيث كان مقداره حوالي(7.58(. كما انه تم استخدام نفس المنظومة و لكن بدون تسليط قوة خارجية لغرض دراسة الاهتزاز الداخلي الناتج من جريان المائع داخل الأنبوب لغرض دراسة تأثير الحمل الثابت تم استخدام أثقال متغيرة الكتلة، و تم تثبيت ثلاث مستشعرات انفعال لقياس الخصائص الديناميكية للأنبوب. تم استخدام برنامج (Labview) لتحليل اشارة مستشعرات التعجيل و مستشعرات الانفعال و كذلك مستشعرالمطرقة. سرعة الجريان تم حسابها باستخدام جهاز قياس الجريان بالموجات فوق الصوتية و جهاز قياس الجريان الميكانيكي. وقد تمت معايرة هذه الأجهزة باستخدام اناء مختبري مدرج. الأنبوب تمت دراسته في ثلاث حالات، الحالة الأولى كانت للأنبوب الفارغ، و الحالة الثانية هي الأنبوب ممتليء بلمائع و السرعة مساوية للصفر، و من ثم تمت دراسة حالة السرع المتغيرة، و تأثيرات كل حالة تمت مناقشتها. كان هناك فروقات كبيرة بين استجابة الأنبوب الفارغ و استجابة الأنبوب الحاوي على مائع جاري. استجبة العزم بالنسبة للأنبوب الفارغ كان يستقر في مستوى أعلى من الأنبوب متغير السرع نتيجة المقاومة الفقيرة للأنبوب في هذه الحالة مقارنة مع الأنبوب ذو المائع الجاري. بينما الأنبوب الانبوب ذو المائع الساكن كان له أعلى قيمة للعزم بسبب أن الانبوب و المائع في هذه الحالة يتعامل ككتلة واحدة و بالتالي فان الكتلة النهائية للنظام تزداد. تأثير قوة الكريوليس و القوة المركزية كان يزداد مع ازدياد سرعة الجريان. تأثير الكريوليس كان واضحا في الجزء الغير مستقر من الاستجابة حيث ان هذه القوة تزيد من زمن اللااستقرار. بينما كان تأثير القوة المركزية يتركز في الجزء المستقر من الاستجابة حيث أن هذه القوة تقوم بتقليل العزم النهائي للنظام في منطقة الاستقرار. المعادلة الحاكمة كانت تتضمن تأثير كل من القصور الذاتي والكريوليس و القوة المركزية. من خلال نتائج هذه الدراسة، يمكن ملاحظة أن جريان المائع له تأثير كبير على الإستجابة الديناميكية للأنابيب، حيث تبين أنه يزيد من تخميد الأنبوب، و هذا التأثير يزداد كلما زادت سرعة الجريان و حسب النسق.
