نفق تدفق الهواء

أنواع أنفاق التدفق الهوائي

إن نفق التدفق الهوائي هو جهاز يُستخدم لإنشاء تيار هواء مُتحكم به في اتجاه محدد. تُستخدم هذه المعدات بشكل شائع في اختبار الآلات. تأتي بأشكال وأنواع مختلفة لتناسب مختلف التطبيقات في قطاعي السيارات والفضاء. فيما يلي بعضها.

• نفق الرياح ذو التيار المفتوح

  لا يحتوي نفق الرياح ذو التيار المفتوح على قسم اختبار مغلق. تُنفخ المروحة الهواء عبر إطار مفتوح، عادةً ما يكون على شكل مستطيل. يشغل هذا النفق مساحة أقل ويستخدم موارد أقل للتشغيل مقارنةً بالأنواع الأخرى. يستخدم العديد من الباحثين والمهندسين أنفاق الرياح ذات التيار المفتوح لإجراء تجارب على أجسام صغيرة إلى متوسطة الحجم، مثل نماذج المركبات أو أجسام الإنسان. عادةً ما يجلس الجسم المُختبر داخل تيار هواء قبل قياس القوى الديناميكية الهوائية التي تؤثر عليه.

• نفق الرياح ذو الحلقة المغلقة

  يُعد نفق الرياح ذو الحلقة المغلقة نظام تدفق هوائي ذو دائرة مغلقة، على عكس النفق المفتوح. يُعاد تدوير الهواء في حلقة. لذلك، تتطلب هذه الآلات طاقة أقل من المروحة للحفاظ على حركة الهواء. تُجعل هذه الميزة أنفاق الرياح ذات الحلقة المغلقة أكثر هدوءًا من نظيراتها المفتوحة. في معظم الأحيان، يعمل المهندسون أو الباحثون في النفق بمفردهم. كما يمكن لقسم الاختبار أن يستوعب السيارات كاملة الحجم. نظرًا لهذه الميزات، يُعد نفق الرياح ذو الحلقة المغلقة شائعًا جدًا بين شركات تصنيع السيارات.

• نفق الرياح ذو الحلقة المفتوحة

  كما يوحي الاسم، يحتوي نفق الرياح ذو الحلقة المفتوحة على نظام تدفق هوائي ذو دائرة مفتوحة. اتجاه تدفق الهواء من المروحة إلى قسم الاختبار. ثم يُخرج إلى البيئة. نظرًا للمراوح الكبيرة المُستخدمة لإنشاء كميات كبيرة من الهواء، عادةً ما يكون لأنفاق الرياح ذات الحلقة المفتوحة أقسام اختبار أكبر من أنفاق الرياح ذات الحلقة المغلقة.

• جهاز اختبار تدفق الهواء للسيارات

  يقوم جهاز اختبار تدفق الهواء للسيارات بتقييم سحب السيارة الديناميكي الهوائي واستهلاك الوقود أثناء ظروف القيادة الحقيقية. يُحسب الجهاز قوة سحب التبريد التي تؤثر على السيارة. تأتي هذه القوة من الفرق في الضغط بين داخل وخارج السيارة. يتكون المُختبر من مضخة هواء ومروحة ومقياس التدفق ومستشعر الضغط ونظام اكتساب البيانات. بعض حساساته هي حساسات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأجهزة قياس سرعة الرياح. أجهزة اختبار السيارات محمولة. بعضها يحتوي على غلاف يُقلل من قوة السحب عند اختبار السيارات الأخرى.

المواصفات والصيانة

قد تختلف مواصفات أنفاق التدفق الهوائي اعتمادًا على تطبيقاتها المقصودة أو مواد البناء أو الأبعاد. فيما يلي نظرة عامة على مواصفاتها:

• الأبعاد

  عادةً ما تكون أبعاد نفق التدفق الهوائي للاختبار (الطول والعرض والارتفاع) قابلة للتخصيص بناءً على أبعاد المنتج وحجم الإطار.

• تحكم السرعة

  قد تحتوي أنفاق التدفق الهوائي على محركات مراوح مختلفة لسرعة تدفق الهواء من 1 متر/ثانية إلى 30 متر/ثانية. عادةً ما يتم ضبط تحكم السرعة عبر وحدة تحكم رقمية.

• إمداد الطاقة

  عادةً ما تحتوي أنفاق التدفق الهوائي على متطلبات طاقة قياسية من 220 فولت إلى 480 فولت، والتي تختلف حسب محركات المراوح.

• غرفة الاختبار

  عادةً ما يشمل حجم أو حجم غرفة اختبار نفق التدفق الهوائي مقطعًا عرضيًا (مثل مستطيل أو دائري) وطول اختبار. تشمل أحجام غرف الاختبار الشائعة 0.5 متر × 0.5 متر × 1 متر و 2 متر × 2 متر × 5 متر.

• مادة الإطار

  عادةً ما تكون مادة إطار نفق التدفق الهوائي عبارة عن سبيكة ألمنيوم.

• اتجاه الرياح

  قد تحتوي أنفاق التدفق الهوائي على تكوينات تدفق هوائي مختلفة، مثل حلقة إعادة التدوير أو حلقة العودة المفتوحة. عادةً ما يكون التكوين المستقيم مناسبًا للاختبار على سطح المنتجات، بينما يكون التكوين مواجهة الرياح مناسبًا للاختبار على سطح المنتجات.

بشكل عام، يتطلب نفق التدفق الهوائي فحصًا وتنظيفًا روتينيًا للحفاظ على أدائه وسلامته. فيما يلي بعض نصائح الصيانة الشائعة:

• الفحص الأسبوعي

  افحص مرشحات الهواء لمعرفة ما إذا كان تراكم الأوساخ يمنعها. نظّف مرشحات الهواء إذا لزم الأمر. أيضًا، تفحّص شفرات المروحة، وأزل أي أوساخ أو غبار عنها، وتأكد من حركتها بحرية.

• الفحص الشهري

  تفحّص الغلاف الخارجي أو الأنفاق بحثًا عن أي علامات للتلف أو الصدأ أو التآكل، وقم بإصلاحها إذا لزم الأمر. نظّف الأسطح الخارجية لإبعاد الأوساخ والشوائب. أيضًا، تأكد من أن جميع الوصلات الكهربائية آمنة وليست فضفاضة.

• الفحص الفصلي

  بالنسبة لأنفاق التدفق الهوائي ذات الطول الكامل، من المهم استئجار خبراء لفحص المعدات. يتفحّص الخبراء نظام النفق بأكمله، بما في ذلك الأسطح الداخلية ومكونات تدفق الهواء. يمكنهم ضمان تشغيل النفق بأداء مثالي.

تطبيق أنفاق التدفق الهوائي

بفضل قدرتها على تحليل كيفية تفاعل المنتجات مع الأشخاص والحيوانات والبيئة، تعد الأنفاق ذات التدفق الهوائي مكونات أساسية في مجموعة متنوعة من الصناعات، بما في ذلك الطب والبحث والهندسة والزراعة وتطوير المنتجات.

• الاختبار في الصناعات الدوائية والرعاية الصحية

  تُعد أنفاق التدفق الهوائي ضرورية لاختبار منتجات الرعاية الصحية. عند فحص أجهزة التهوية مثل أجهزة الاستنشاق أو البخاخات، يجب على الباحثين التأكد من توصيل الأدوية بفعالية داخل نطاقات تدفق الهواء المختلفة. باستخدام الأنفاق ذات التدفق الهوائي، يمكنهم محاكاة ظروف العالم الحقيقي، ودراسة كيفية أداء الأجهزة، وإجراء التحسينات اللازمة لتوصيل الدواء الأمثل.

• تقييم التعبئة والتغليف في قطاعي الأغذية والزراعة

  تلعب أنفاق التدفق الهوائي دورًا حيويًا في اختبار التعبئة والتغليف لصناعات الأغذية والزراعة. تحتاج المنتجات المُعبّأة، مثل الأطعمة القابلة للتلف والفواكه والخضار، إلى الحفاظ على نضارتها وجودتها. يستخدم الباحثون أنفاق التدفق الهوائي لتقييم فعالية التعبئة والتغليف من خلال محاكاة ظروف تدفق الهواء المختلفة لمعرفة مدى فعالية التعبئة والتغليف في الحفاظ على المنتج.

• تقييم الديناميكية الهوائية في الرياضة وصناعات السيارات

  تُستخدم أنفاق التدفق الهوائي بشكل شائع في الرياضة وصناعات السيارات لتقييم الديناميكية الهوائية. يرغب الرياضيون، مثل راكبي الدراجات والسباحين، في تقليل السحب لتعزيز الأداء. وبالمثل، تسعى شركات تصنيع السيارات إلى تحسين المركبات من أجل كفاءة واستقرار أفضل. يستخدم الباحثون أنفاق التدفق الهوائي لتقييم كيفية تفاعل المنتجات المختلفة، مثل معدات الرياضة ونماذج المركبات، مع تدفق الهواء. يدرسون معاملات السحب ويُجرون تعديلات التصميم لتحسين الأداء في كل من التطبيقات الرياضية والسيارات.

• تحليل بيئة العمل لتدفق الهواء في قطاعي الهندسة المعمارية والبناء

  في مجالات الهندسة المعمارية والبناء، تُعد أنفاق التدفق الهوائي ذات قيمة كبيرة لدراسة بيئة العمل. يرغب المصممون والمهندسون المعماريون في إنشاء مساحات مريحة وعملية للناس. تتيح لهم أنفاق التدفق الهوائي تقييم كيفية تفاعل الأفراد مع تدفق الهواء في بيئات مختلفة. سواء كان ذلك دراسة دوران الهواء في المباني أو تحسين أنظمة التهوية، توفر أنفاق التدفق الهوائي رؤى قيمة لإنشاء حلول هندسية مريحة وصديقة للمستخدم.

كيفية اختيار نفق تدفق هوائي

عند اختيار نفق تدفق هوائي للبيع، يحتاج شركاء الشراء إلى مراعاة العديد من العوامل الهامة مثل غرض اختبار نفق الرياح، وتدرج النموذج، وتصميم ومواصفات التقنية، ونظام القياس والتحكم، والميزانية، وأكثر من ذلك.

• الهدف والنوع: اختر نفق التدفق الهوائي بناءً على غرض الاختبار. يمكن أن يكون الاختبار إما تحليلًا ديناميكيًا هوائيًا للبنية المُختبرة، أو نمذجة مناسبة وحجم كاملة للكائن في النفق، أو يمكن أن يكون مزيجًا متكاملًا من كليهما. على سبيل المثال، إذا كان التركيز على معاملات القوة مثل السحب والرفع، فيمكن استخدام نفق هواء ثابت. إذا كان الهدف هو تحليل مجال التدفق حول كائن ما، فيمكن استخدام نفق تفاعلي مع النموذج.
• المقياس والحجم: يجب تحديد الإصدار المُقلل أو المُكبر للكائن المُراد اختباره في نفق التدفق الهوائي قبل شراء نفق الرياح. يجب مراعاة حجم الأنبوب، حيث يمكن أن يشغل البحث عن تفاصيل دقيقة النفق بأكمله.
• المواصفات التقنية: يجب دراسة الجوانب التقنية الرئيسية لنفق الرياح بالتفصيل، مثل مساحة المقطع العرضي، ونطاق السرعة والتحكم، وطول قسم الاختبار، ونسب الانكماش والمشتت، والآثار الجوية، وكثافة الاضطراب، ونظام التشغيل، وطرق دعم وتوجيه النموذج.
• أنظمة القياس والتحكم: يحتوي كل نفق رياح على نظام قياس وتحكم خاص به يختلف في الدقة والنطاق وسهولة الاستخدام. يجب على شركاء الشراء اختيار نظام سهل الاستخدام والتفاعل معه، بالإضافة إلى نظام تحليل البيانات الذي يكون بديهيًا ويعطي نتائج موثوقة.
• الميزانية: من تصميمه وبنائه إلى تركيبه وصيانته، يمكن أن تكون العملية بأكملها باهظة الثمن، اعتمادًا على نوع وحجم نفق التدفق الهوائي.

أسئلة وأجوبة حول نفق التدفق الهوائي

س1. ما هو اختبار نفق التدفق الهوائي؟

ج1. يُفحص اختبار نفق التدفق الهوائي قوة السحب وقوة الرفع ومختلف معاملات جسم جسم متحرك عندما يتم وضعه في تيار هوائي. يساعد الاختبار على تحديد وتحليل الخصائص الديناميكية الهوائية للجسم المتحرك.

س2. ما هي فوائد آلة نفق التدفق الهوائي عند تصميم مركبة جديدة؟

ج2. تُساعد آلة نفق التدفق الهوائي على تحسين ثبات المركبة من خلال تقليل الرفع الناشئ من وزنها. كما أنها تُساعد على تحسين كفاءة استهلاك الوقود من خلال تقليل السحب وتُساعد المهندسين على إنشاء مركبة ذات ميزات ديناميكية هوائية مثالية.

س3. ما هي فوائد أنفاق التدفق الهوائي لشركات تصنيع الملابس الرياضية؟

ج3. تُساعد أنفاق التدفق الهوائي الشركات المصنعة على تحديد تصاميم الملابس التي تُقلل من السحب عند قيام شخص ما بالجري أو السباحة أو ركوب الدراجة. بوجود هذه المعلومات بين يديهم، يمكن للشركات المصنعة إنشاء ملابس رياضية تُحسّن أداء الرياضي.

س4. ما هي قيود نفق التدفق الهوائي؟

ج4. القيد الرئيسي لنفق التدفق الهوائي هو قسم الاختبار. ستقوم أقسام الاختبار الصغيرة بنمذجة الأجسام الحقيقية ولكن بمقياس أعلى. أقسام الاختبار الكبيرة أكثر تكلفة في البناء والتشغيل.