فحص مساحة التدفق عبر المقاطع المختلفة لضمان انتقال سلس وعدم وجود تغيرات مفاجئة
يُعد فحص مقاطع المجرى المحوري خطوة حاسمة في تصميم المكره. الهدف هو التأكد من أن مساحة التدفق عبر المقاطع المختلفة للمكره تتغير بسلاسة وتدريجياً. التغيرات المفاجئة في المساحة تسبب تسارعاً محلياً مفرطاً يؤدي إلى انخفاض الكفاءة أو حتى التكهف.
A = 2π × Rc × b
v_m = Q / A
ΔA = |A[i+1] - A[i]| / A[i] × 100%
حيث: A = مساحة المقطع (mm²)، Rc = نصف قطر المقطع في المستوى المحوري (mm)، b = عرض المجرى عند المقطع (mm)، v_m = السرعة المتوسطة عبر المقطع (m/s).
| المعيار | الحد المقبول | ملاحظات |
|---|---|---|
| تغير المساحة بين مقطعين متتاليين | ≤ 15% | مسموح حتى 20% في المقطع الأول |
| سرعة التدفق القصوى عبر أي مقطع | ≤ 8 m/s | لتجنب التآكل والضوضاء |
| اتجاه تغير المساحة | تناقص تدريجي ثم ثبات | يجب ألا تتقلب صعوداً وهبوطاً |
| المقطع | Rc (mm) | b (mm) | A (mm²) | ΔA (%) |
|---|---|---|---|---|
| 1 (المدخل) | 43.64 | 35.13 | 9,627 | — |
| 2 | 55.00 | 32.50 | 11,225 | +16.6%* |
| 3 | 75.00 | 31.00 | 14,608 | +30.1%** |
| 4 | 100.00 | 30.00 | 18,850 | +29.0%** |
| 5 | 130.00 | 29.00 | 23,688 | +25.7%** |
| 6 (المخرج) | 160.00 | 28.00 | 28,148 | +18.8%* |
* تجاوزات طفيفة مقبولة في المنطقة الانتقالية. ** تجاوزات تتطلب تعديل شكل المجرى لتقليل التغير إلى ≤15% — يمكن تحقيق ذلك بزيادة عرض b تدريجياً أو تعديل منحنى Rc.
الحل الأول: تعديل عرض المجرى b ليتغير بشكل أبطأ. الحل الثاني: تعديل منحنى الخط المتوسط (Rc) ليكون أكثر سلاسة. في برامج CAD يمكن استخدام منحنيات Bezier لضمان التحول التدريجي. أعد الحساب بعد كل تعديل حتى تحقق ≤15%.
الحد الأدنى 5 نقاط، والمثالي 6-8 نقاط. زيادة النقاط تعطي صورة أدق لتوزيع المساحة وتكشف التغيرات المحلية التي قد تفوتك مع نقاط أقل.