الفهرس 
Chapter 1 IntroductionOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 200 |  |  |
| | | from | 200 | | |
Abstract
الهدف من الرسالة هو دراسة التأثير الديناميكي للهواء علي أداء عجلة المركبة المكشوفة أثناء الدوارن بمختلف أنواع الإطارات مثل ؛ (ST) الإطار الأملس كحالة مرجعية ؛ الإطار ذو النقشة (TT) ؛ والإطار المصمت (NPT). تم إجراء تجارب معملية وتنفيذ نموذج للعجلة ثلاثي الأبعاد والذي يدور بشكل مثالي بالتلامس مع مستوى أرضي ثابت. تم قياس متوسط التغيرات اللحظية للقوى الإيروديناميكية الناشئة علي الإطار وكذلك قياس توزيع الضغوط الإستاتيكية علي سطح الإطار وذلك لتحليل فروق التأثير الديناميكي للهواء علي العجلات الثلاثة والتحقق من مدي معولية النموذج الحسابي المستخدم. تم الحصول على جميع القياسات، سواء باستخدام نقل البيانات السلكية أو اللاسلكية، باستخدام مجموعة الأجزاء القابلة للبرمجة Arduino Kits. بينما يركز النموذج الحسابي على إظهار تغيرات المائع وخطوط السريان حول الإطار ، باستخدام برنامج ANSYS Fluent (إصدار 2020 R2). بالنسبة لنوع الإطار ST ، تم الإعتماد علي محاكاة دوران السطح بإستخدام تقنية (MW)، بينما بالنسبة إلى الإطارات من الطراز TT و NPT ، تم إستخدام تقنيات أخرى أكثر واقعية مثل الإطار المرجعي المتحرك (MRF) وعناصرالتقسيم الشبكي المنزلقة (SM). بالإضافة إلى ذلك ، تم النظر على نطاق واسع في محاولات تحسين بعض عوامل شكل الإطارات بأجراء معملي. بالنسبة للأطار TT ، تم فحص التغيير في عرض وعمق الفواصل بين بروز النقشة لثلاث فئات مختلفة من إطارات الطرق الغير ممهدة؛ W(5_5), W(4_4) W(3_3). إلى جانب ذلك ، تم أيضًا إختبار مدي تأثير تغيير زاوية بروز النقشة في الإطار TT ، بينما تم أختبار فقط تأثير زيادة عدد الدعامات الجانبية في حالة الإطار NPT.
تضمنت الرسالة ملخصاً وافياً للدراسات والأبحاث المنشورة والمتعلقة بموضوع الرسالة. من أهم النقاط التي تم ملاحظتها أن الحكم علي تأثير دوران الإطار يتم دون الإعتماد علي العزم المطلوب للتغلب علي القوي الإيروديناميكية. ويعتبر هذا الجزء المهمل هو الدافع لهذا البحث وهو أيضا جزء جديد في أبحاث هذا المجال. بشكل عام ، أظهرت النتائج المعملية التي تم الحصول عليها بمساعدة مجموعات الأجزاء Arduino تطابقًا شبه مثالي مع الأبحاث السابقة ذات الصلة لعجلة ST في الأبحاث السابقة. كما أظهرت المقارنة بين النتائج الحسابية والمعملية للـعجلة ST أن برنامج ANSYS Fluent يعرض إلى حد كبير تصور مثالي لسريان المائع حول الإطار، وأن إستخدام نموذج URANS يمكن أن يظهر بشكل استثنائي أفضل النتائج المطابقة لدراسات الإطار. علي نحو أخر ، فإن أستخدام نموذج DDES له أيضًا ميزة ملحوظة تتمثل في التقاط التغيرات الطفيفة واللحظية في تدفق المائع عن نموذج URANS ولكن مع مبالغه في توقع القيم. إلى جانب ذلك ، فأن إستخدام نموذج الإضطراب k-ω SST هو الأكثر دقة بين نماذج الإضطراب المختلفة ، لا سيما في توقع خطوط السريان للمائع. كما أعطي هذا النموذج تصور مثالي لتوضيح كيفية إنفصال المائع عن السطح لإطارات ST، والذي كشف عن صحة آلية الإنفصال المعروفه بأسم M-R-S.
مقارنةً بـ ST ، تُظهر قياسات توزيع الضغط الإستاتيكي علي سطح الإطار TT إرتفاعًا ملحوظًا في قيم الضغط الإستاتيكي خلف الإطار ، وذلك بسبب الإنفصال العلوي المسبق للمائع ، مما أدى إلى انخفاض كبير في قوي المقاومة الإيروديناميكية بنسبة 5.2٪. إلى جانب ذلك ، تم أيضًا تقليل قوي الرفع الإيروديناميكية بحوالي 11.7٪ ، وهو نتيجة مباشرة لوجود شقوق النقشة الإضافية ، حيث يتسارع التدفق بشكل كبير من خلالها أسفل الإطار، ومن ناحية أخرى ، يرتفع معامل العزم الإيروديناميكي المقاس بشكل ملحوظ ، بنحو 181.8٪ مقارنة بـ ST. ويُعزى هذا الارتفاع إلى وجود مقاومة إضافية تؤثر علي بروز النقشة ، حيث يدور الإطار عكس تدفق الهواء في المنطقة العليا منه. الزيادة في زاوية (ꝋ) للشقوق الجانبية لها تأثير محسّن على الشكل الهندسي لبروز النقشة ، حيث يصبح شكلها شبه منحرف أي أكثر إنسيابية وبالتالي ، تم الحصول على معاملات مقاومة وعزم أقل نسبيا بحوالي 12٪ و 37.5٪ عند ꝋ = 60 ، على التوالي. كما تؤدي الزيادة في عرض وعمق الشقوق العرضية في نفس الوقت إلى زيادة قوي المقاومة الإيروديناميكية بشكل كبير بحد أقصى 13٪ عند ꝋ = 0º عند الإنتقال من W(3_3) إلى W(4_4). الزيادة في عرض الشقوق العرضية تكشف أيضًا عن الإنفصال المبكر والذي يؤدي لزيادة الضغط الإستاتيكي أعلى الإطار ، مسبباً إنخفاض في قوي الرفع الإيروديناميكية. معامل الرفع ينخفض بشدة بحد أقصى 10٪ و 33٪ عند ꝋ = 15º ، عند الإنتقال من W(3_3) إلى W(4_4) ومن W(4_4) إلى W(5_5)، على التوالى.
بالنسبة للأطار NPT ، بينت النتائج المعملية والحسابية أن نمط تدفق المائع مماثل فيزيائيأ للنمط المستنتج للعجلة ST من خلال القياسات نظرًا لأن لأشراكهم في تضاريس مماثلة لسطح الأطار الأملس. ومع ذلك ، أظهرت النتائج عند السطح الجانبي للأطار تباينًا سائدًا في التدفق الجانبي للهواء ، مما أدى إلى زيادة بنسبة 14٪ و 20٪ في قياسات معاملي قوي المقاومة والرفع الأيروديناميكي للعجلة NPT مقارنتاً بال ST، على التوالي. يسمح وجود الفراغات البينية للدعامات الجانبية الي اكساب المائع فيها طاقة حركية دورانية، مما يؤدي إلى حدوث تبادل قوي بين طاقات الحركة المكتسبة للهواء في المنطقة المجوفة والمائع الجانبي، كما يتضح من الناحية الحسابية. يُظهر تأثير زيادة عدد الدعامات في التجارب المعملية الي حدوث انخفاضًا بسيط في معاملات قوة المقاومة وقوة الرفع والعزم الأيروديناميكي بحوالي 6٪ و 3٪ و 8٪ على التوالي. استنادا لهذه الملاحظات المعملية والحسابية ، فأن الدراسة الحالية تشجع الجهود المستقبلية للتركيز على زيادة تحسين عجلات NPT ، والتي تتأثر بأعلى قيم لمعاملات قوة المقاومة والعزم الأيروديناميكي حيث انه أيضاً يُظهر حساسية طفيفة للتعديلات الهندسية في التصميم.