في هذه التغريدات سوف أحدثكم عن الأساسيات التي يحتاجها طالب/ـة الرياضيات للبحث في مجال ديناميكا الموائع وانتقال الحرارة . Fluid dynamics and Heat transfer
بدايةً كلمة فلويد تعني الموائع وتعريفها باختصار شديد هو السوائل والغازات مثل الماء والهواء. هناك انواع للفلويد منها نيوتوني Newtonian Fluid:والذي يعني انه يخضع لقانون نيوتن للزوجة مثل الماء والهواء ومنها غير نيوتونيNon-Newtonian Fluid مثل معجون الاسنان.
كذلك الفلويد قد يكون قابل للانضغاط compressible flow وهذا يعني ان كثافته تتغير مع الوقت مثل الغازات عموما وعندما تكون غير قابل للانضغاط incompressible flow فهذا يعني ان تغير الكثافة مع الوقت صغير جدا اقرب للثبات مثل السوائل عموما. وهناك انواع اخرى لتدفق الموائع كما في المرفقات .
من انواع تدفق الموائع
1- تدفق مستقر steady: وفيه تكون خصائص المائع (السرعة،الضغط،الكثافة،..) ثابته ولاتتغير مع الزمن. وعكسه تماماً التدفق الغير مستقر unsteady.
2- التدفق الصفائحي laminar : وفيه تكون طبقات المائع متوازية ومنتظمة وعكسه تماماً الجريان المضطرب turblent flow
1- تدفق مستقر steady: وفيه تكون خصائص المائع (السرعة،الضغط،الكثافة،..) ثابته ولاتتغير مع الزمن. وعكسه تماماً التدفق الغير مستقر unsteady.
2- التدفق الصفائحي laminar : وفيه تكون طبقات المائع متوازية ومنتظمة وعكسه تماماً الجريان المضطرب turblent flow
انتقال الحرارة Heat transfer:
هي عملية انتقال الطاقة من المنطقة الاعلى حرارة الى الاقل حرارة. وهناك ثلاث انواع لانتقال الحرارة:
هي عملية انتقال الطاقة من المنطقة الاعلى حرارة الى الاقل حرارة. وهناك ثلاث انواع لانتقال الحرارة:
1- بالتوصيل :وفيه تنتقل الطاقة (الحرارة) بين الاجسام عن طريق اللمس المباشر. مثل الملعقة في الاناء الحار.
2- بالأشعة : وفيه تنتقل الحرارة عن طريق الاشعة الكهرومغناطيسية.مثل اشعة الشمس و النار.
3- بالحمل:وفيه تنتقل الحرارة من مكان الى اخر عن طريق حملها بالموائع(السوائل والهواء)
2- بالأشعة : وفيه تنتقل الحرارة عن طريق الاشعة الكهرومغناطيسية.مثل اشعة الشمس و النار.
3- بالحمل:وفيه تنتقل الحرارة من مكان الى اخر عن طريق حملها بالموائع(السوائل والهواء)
وهي على ثلاث انواع :
1- الحمل الطبيعي: ويكون فيه انتقال الحرارة بواسطة الفرق بين كثافة المائع الناقل. مثل انتقال الحرارة عن طريق الهواء(الجو الخارجي)
2- الحمل القسري: وفيه تنتقل الحرارة بواسطة قوة مثل المكيف والمروحة ،..
3- الحمل المختلط : وهو مزيج ما بين النوع الاو والثاني
1- الحمل الطبيعي: ويكون فيه انتقال الحرارة بواسطة الفرق بين كثافة المائع الناقل. مثل انتقال الحرارة عن طريق الهواء(الجو الخارجي)
2- الحمل القسري: وفيه تنتقل الحرارة بواسطة قوة مثل المكيف والمروحة ،..
3- الحمل المختلط : وهو مزيج ما بين النوع الاو والثاني
غداً -بإذن الله - نتحدث عن الجزء الرياضي في موضوعنا هذا وهو الاهم والممتع في هذه القصة 😎👍🏻
🔸المعادلات الاساسية في وصف حركة الموائع وانتقال الحرارة تتكون من معادلة الاستمرارية (حفظ الكتلة) Continuity eq ومعادلات الحركة (معادلات نافيير ستوكس ) momentum eqs ومعادلة حفظ الطاقة.
🔸هذه المعادلات الأساسية و قد يتم تعديلها لإضافة خصائص معينة مثل التفاعل الكيميائي وغيرها
🔸هذه المعادلات الأساسية و قد يتم تعديلها لإضافة خصائص معينة مثل التفاعل الكيميائي وغيرها
1- معادلة الاستمرارية Continuity eq
معادلة تفاصلية لوصف تدفق كمية محفوظة. بحيث ان كمية دخول الكتلة للنظام تكون متساوية مع كمية الكتلة الخارجة من النظام.
معادلة تفاصلية لوصف تدفق كمية محفوظة. بحيث ان كمية دخول الكتلة للنظام تكون متساوية مع كمية الكتلة الخارجة من النظام.
🔸معادلات الحركة Momentum Equations in 2D
معادلات تفاضلية غير خطية تصف حركة الموائع. ولها صيغ معينة ومرتبطة بالمفاهيم المستعملة والتي نريد البحث عنها. هذه المعادلات ليس لها حل دقيق وكل حلولها تقريبية سواء باستخدام الطرق العددية او الحلول التحليلية مثل perturbation method.
معادلات تفاضلية غير خطية تصف حركة الموائع. ولها صيغ معينة ومرتبطة بالمفاهيم المستعملة والتي نريد البحث عنها. هذه المعادلات ليس لها حل دقيق وكل حلولها تقريبية سواء باستخدام الطرق العددية او الحلول التحليلية مثل perturbation method.
🔸معادلة انتشار الحرارة Heat eq.
معادلة تفاضلية جزئية تصف انتشار الحرارة.
🔸اذا كان هناك مادة اخرى في النظام غير الحرارة والمائع مثل مادة كيميائية او مادة لها كتلة نستخدم معادلة اخرة تسمى :
🔸Solute equation وتصف انتشار كمية فيزيائية داخل النظام بواسطة الانتشار والحمل.
معادلة تفاضلية جزئية تصف انتشار الحرارة.
🔸اذا كان هناك مادة اخرى في النظام غير الحرارة والمائع مثل مادة كيميائية او مادة لها كتلة نستخدم معادلة اخرة تسمى :
🔸Solute equation وتصف انتشار كمية فيزيائية داخل النظام بواسطة الانتشار والحمل.
هذه المعادلات يتم بحثها ودراستها عن طريق تعديلها وتحديد الشروط الحدية والابتدائية لتكوين نظام معين نريده ، مثل دراسة سائل يحتوي على اجزاء نانونية او يمر من خلال مجال مغناطيسي ما يعرف بـ MHD fluid و كذلك دراسة انتشار الحرارة في غرف مغلقة و غيرها من الأفكار.
🔸كمية لابعدية Dimensionless numbers
وتعرف بأنها كميات ليس لها اي وحدات فيزيائية.
المعادلات السابقة تحتوي على كميات و وحدات فيزيائية مثل الضغط والكثافة والسرعة وغيرها ولذلك يصعب حلها والتعامل معها ولذلك نلجأ للارقام اللابعدية وهي مهمة جداً ..
وتعرف بأنها كميات ليس لها اي وحدات فيزيائية.
المعادلات السابقة تحتوي على كميات و وحدات فيزيائية مثل الضغط والكثافة والسرعة وغيرها ولذلك يصعب حلها والتعامل معها ولذلك نلجأ للارقام اللابعدية وهي مهمة جداً ..
لأنها تساعدنا في حل النظام وتخبرنا كيف يتصرف هذا النظام و كذلك ماهي الاشياء التي تؤثر على نظامنا.كل رقم له وظيفة محدده منها ما يخبرنا بنوعية المائع هل هواء او ماء او زيت الخ. وكذلك نوعية انتقال الحرارة وسرعة الفلويد وغيرها. لذلك هي مهمة جداً هنا بعضها
ar.wikipedia.org
ar.wikipedia.org
مراجع أساسية ومهمة جداً :
1- Fluid mechanics , Frank m. White.
2-Heat and mass transfer ,Yunus A.çengel
🔸شرح يويتوبي رائع للكتابين
youtube.com
وكذلك لانتقال الحرارة
youtube.com
1- Fluid mechanics , Frank m. White.
2-Heat and mass transfer ,Yunus A.çengel
🔸شرح يويتوبي رائع للكتابين
youtube.com
وكذلك لانتقال الحرارة
youtube.com
مجال الفلويد وانتقال الحرارة جداً حيوي ونشط في مجال الأبحاث والسبب يعود في وفرة الافكار في مجالات عدة مثل الطب في دراسة الدم (لأنه من الموائع ) والهندسة مثل الزيوت والماء وادوات التبريد والاجهزة الالكترونية مثل الايفون التي يتم تبريدها عن طريق الحمل الحراري وغيرها .
في النهاية ، اعتذر عن سوء تنسيق وترتيب التغريدات لأنني كتبتها بطريقتي واعتمدت على ذاكرتي لأن الكثير من مذكراتي في مكتبي في الجامعة وبعد العودة للدراسة سوف نعيد الموضوع بطريقة اكثر تنظيماً. وهذه التغريدات كتبتها من اجل طلب اتاني في برنامج صراحة.
جاري تحميل الاقتراحات...