نوقشت في قسم الهندسة الميكانيكية بكلية الهندسة جامعة بابل رسالة الماجستير التي تقدم بها الطالب علي ثجيل رمضان حول مانعات التسرب ذات النوع المتاهي في مختلف أنواع المكائن التوربينية من اجل تقليل التسرب الداخليَ للتدفقِ.واوضح الباحث ان مائع التشغيل المستخدم يولد سائلا كان ام غاز المار خلال مانعات التسرب, مركبات قوى ناتجة من تأثير التوزيع غير المنتظم للضغط والذي بدوره يزيد من الاهتزاز غير المستقر لعمود التدوير وإن الهدف الرئيسي من البحث هو حساب كلا من الصلابة الديناميكية (dynamic Stiffness) ومعاملات التخميد (damping Coefficients) الضروريان لحساب الاستقرارية لعمود التدوير لمانعات التسرب حيث تم اختيار مانعات التسرب ذات الحافة السكينية وبنوعيها المستقيمة (straight)والمدرجة (stepped) مع الأسنان على عمود التدوير أو على الغطاء الثابت لدراسة مميزات خصائص ديناميكية عمود التدوير(rotor dynamic) باستعمال برنامج مناسب كتب بلغة فورتران 90 كما تم اشتقاق المعادلات الأساسية للجريان ألانضغاطي خلال مانعات التسرب على اساس مجموعة من الفرضيات ومنها أن يكون الجريان اضطرابي تام في الاتجاه المحيطي, حيث تم احتساب معامل الاحتكاك وفقا لعلاقة (Blasius).







واضاف: تم دراسة تأثير العوامل التصميمية الرئيسية على ديناميكية عمود التدوير مثلا زاوية الأسنان والخلوص وسرعة الدوار والقوى والسرعة الدوارة الداخلة, الضغط الاستاتيكي الداخل, وأخيرا التردد الدوامي. وكانت النتائج المستحصلة لظروف معينة والتي وجدت من خلال علاقة معامل التدوير مع التردد الدوامي عند نسبة انضغاط معينة و ثلاث زوايا مختلفة للسن (00, 120, 300) ان معامل الصلابة الديناميكية direct stiffness)) يزداد بمقدار 20% لحالة مانع التسرب ذات الاسنان المرتبة بشكل مستقيم عندما تكون السرعه الدورانيه 9000 rpm ويقل ال cross coupled stiffness) بزيادة زاوية السن بنسبة 50%. كل من معاملات التخميد (direct and cross coupled damping) يقل بزيادة زاوية السن. حيث تكون نسبة النقصان في(direct damping) بزيادة زاوية السن قريبا 33% بينما (cross coupled damping) يقل بنسبة 75% مع زيادة زاوية السن من 00 - 300 ووجد أيضا إن قيمة الخلوص ذات تأثير كبير على معاملات التدوير الديناميكية لكل من مانع التسرب ذات الترتيب المستقيم والمدرج. حيث اثبتت النتائج ان زيادة الخلوص تؤدي الى زيادة معامل الصلابة الميكانيكية المباشر direct stiffness)) بنسبة 25% ويقل cross coupled stiffness)) بنسبة 20%.



وبين الباحث ان عامل التخميد المباشر يقل تدريجياً بزيادة الخلوص بينما يكون هذا النقصان كبير في حالة (cross coupled damping)تم دراسة تاثير سرعة الدوران على القوى المركزية والمماسية وبينت النتائج المستحصلة ان القوى المركزية ذات علاقة تربيعية مع سرعة التدوير اما القوى المماسية تكون ذات علاقة خطية مع سرعة التدوير لكل انواع مانعات التسرب وتم في هذا البحث دراسة تاثير السرعة الدوامية على المعاملات الديناميكية حيث وجد ان (cross coupled stiffness) يكون سالب عندما تكون السرعة الدوامية سالبة والذي ينتج معامل تخميد فعال موجب ومن خلال دراسة تاثير السرعة الدوامية على كل من direct and cross coupled damping)) ولكل من النوعين المستقيم و المدرج واثبتت النتائج ان كل من direct and cross coupled damping)) يقل بزيادة زاوية السن عندما تكون نسبة السرعة الدواميه موجبة كما لوحظ ان نسبة النقصان في عامل التخميد المباشر لزاوية سن 120 هي 8% مقارنة بزاوية سن 00 و تكون هذه النسبة 36% في حالة زيادة زاوية السن الى 300 عندما تكون الاسنان على الجزء الدوار وتكون بنسبة 55% عندما تكون الاسنان مثبتة على الجزء الثابت (stator) كما تم دراسة استقرارية النظام بدراسة عامل التخميد الفعال و المركب من عامل اللااستقرارية (cross coupled stiffness) وعامل الاستقرارية المتمثل بمعامل التخميد المباشر حيث بينت النتائج ان زيادة نسبة السرعة الدوامية تؤدي الى تقليل معامل التخميد الفعال في حالة مانع التسرب ذات الاسنان المرتبة بشكل مستقيم وهذا يعني ان دوران الالتفاف العكسي (pre swirl reverse) ويمكن ان يوصل منظومة التدوير لمانعات التسرب في المكائن التوربينية الى حالة الاستقرار وعند مقارنة معامل التخميد الفعال بين زوايا سن 120 و 300 لوحظ ان نسبة النقصان في معامل التخميد الفعال هي 10% عندما تكون الاسنان على الجزء الدوار وتصبح 25% في حالة الاسنان على الجزء الثابت كما تم مقارنة مانعات التسرب ذات الحافة الحادة السكينية المستقيمة مع تلك المدرجة على أساس علاقة التخميد الفعال مع سرعة التدوير عندما يكون الدوران الملتف صفراً, حيث وجد إن مانعات التسرب ذات الحافة الحادة و ذات الترتيب المستقيم هي أكثر استقرارية من مانعات التسرب المدرجة وقورنت النتائج المستحصلة مع نتائج عملية ونظرية لباحثين اخرين ووجد أنها في حالة تطابق.



بقلم/عادل الفتلاوي