تقييم تأثير ريش الانعطاف على فقدان الضغط في أكواع مجاري الهواء: دراسة تجريبية ومحاكاة باستخدام ASHRAE Duct Fitting Database
Keywords:
فقدان الضغط، ريش الانعطاف، أنظمة التهوية، معامل الفقدAbstract
تُعد مشكلة فقدان الضغط في مجاري الهواء تحديًا رئيسيًا يؤثر على كفاءة أنظمة التهوية والتكييف، حيث يؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة وانخفاض الأداء العام. هدفت هذه الدراسة إلى تحليل تأثير إضافة ريش الانعطاف على فقدان الضغط في أكواع مجاري الهواء بزاوية 90 درجة، باستخدام منهجية تجمع بين النمذجة العددية (CFD) والتجارب العملية. ركز البحث على تحليل سلوك تدفق الهواء داخل الكوع، حيث أظهرت النتائج أن الانعطافات الحادة تُحدث اضطرابات هوائية (Turbulent Flow) تزيد من فقدان الضغط بشكل ملحوظ. تم تصميم منظومة تجريبية لقياس فقدان الضغط مع وبدون ريش الانعطاف، بالتوازي مع محاكاة رقمية باستخدام برنامج ANSYS Fluent، ومقارنة النتائج مع معاملات الفقد في قاعدة بيانات ASHRAE لتركيبات القنوات.
أظهرت النتائج أن استخدام ريش الانعطاف قلل فقدان الضغط بنسبة تصل إلى 40 % مقارنة بالكوع بدون ريش، وذلك بسبب تحسين انسيابية الهواء وتقليل مناطق التدفق العكسي والمناطق ذات السرعات العالية غير المتوازنة. كما أكدت المحاكاة العددية تطابقًا كبيرًا مع البيانات التجريبية، مع وجود اختلافات طفيفة (أقل من 10%) عن توقعات قاعدة بيانات ASHRAE. توصلت الدراسة إلى أن التصميم الأمثل لريش الانعطاف (من حيث الشكل، والعدد، وزاوية التركيب) يلعب دورًا حاسمًا في تقليل الاضطرابات الهوائية، مما يحسن كفاءة النظام بنسبة 15-20% ويخفض استهلاك الطاقة. بناءً على هذه النتائج، توصي الدراسة بضرورة تضمين ريش الانعطاف في تصميم الأكواع ذات الزوايا الحادة، خاصة في الأنظمة الكبيرة، مع مراعاة المعايير الواردة في أدلة ASHRAE لتحقيق التوازن بين التكلفة والأداء.
