انفصال شفرة في مولد هيدروليكي من نوع لولب أرخميدس يكشف عن مشكلة حرجة في محطات الانخفاض المنخفض: الإجهاد المتسارع الناتج عن التكهف وتآكل الرواسب. لفهم الأسباب، تم إجراء هندسة عكسية للمحور المركزي باستخدام المسح ثلاثي الأبعاد عبر Artec Studio، مما أنتج سحابة نقاط عالية الدقة. كان هذا النموذج الرقمي أساسًا لمحاكاة ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) في Flow-3D، مما سمح بربط مناطق التآكل بأنماط التدفق والضغط.
إعادة البناء الرقمي والمحاكاة متعددة الفيزيائيات للتآكل 🛠️
بدأت العملية بالتقاط ثلاثي الأبعاد للمحور التالف، لتوثيق فقدان المواد والشقوق السطحية. في Fusion 360، تمت محاذاة بيانات المسح مع التصميم الأصلي بمساعدة الحاسوب (CAD) لقياس التشوه اللدن وعمق الحفر. قامت المحاكاة في Flow-3D بنمذجة التدفق ثنائي الطور (الماء والبخار) حول المقطع الملتوي للولب، لتحديد مناطق الضغط المنخفض حيث تتشكل فقاعات التكهف. من خلال تراكب خرائط التآكل من المسح مع مناطق الطاقة الحركية المضطربة العالية، تم التأكيد على أن انهيار الفقاعات بالقرب من سطح المحور تسبب في إجهاد ناتج عن الصدمات الدقيقة المتكررة.
دروس للتنبؤ بالعمر الافتراضي في المولدات الهيدروليكية 💡
تثبت هذه الحالة أن الجمع بين المسح ثلاثي الأبعاد وديناميكيات الموائع الحسابية لا يخدم فقط في تشخيص العطل، بل في التنبؤ بالإجهاد المتبقي للمادة. من خلال معايرة نموذج التآكل ببيانات التآكل الفعلية، يمكن للمهندسين تعديل نصف قطر انحناء الشفرات أو تطبيق طلاءات صلبة على المناطق الحرجة. تسمح المنهجية بتحسين تصميم اللولب لمقاومة التكهف، مما يطيل عمره الافتراضي في البيئات ذات الحمولة العالية من الرواسب.
ما هو الارتباط بين مناطق انهيار فقاعات التكهف التي تنبأ بها نموذج CFD وأسطح الكسر التي لوحظت في المسح ثلاثي الأبعاد للولب أرخميدس الفاشل؟
(ملاحظة: إجهاد المواد يشبه إجهادك بعد 10 ساعات من المحاكاة.)