مُحَوِّلُ مُفَاعِلِ الانْدِمَاجِ التَّجْرِيبِيِّ هُوَ الْمُرَكَّبُ الْمَسْؤُولُ عَنْ اسْتِخْرَاجِ الْحَرَارَةِ الشَّدِيدَةِ مِنَ الْبَلَازْمَا، وَلَكِنَّهُ يُعَانِي مِنْ تَآكُلٍ مُتَسَارِعٍ يُعْرَفُ بِاسْمِ الِاسْتِئْصَالِ. التَّنْجَسْتُنُ، الْمَادَّةُ الْمُخْتَارَةُ لِارْتِفَاعِ نُقْطَةِ انْصِهَارِهَا، تَتَآكَلُ تَحْتَ قَصْفِ الْجُسَيْمَاتِ عَالِيَةِ الطَّاقَةِ. لَا يُقَلِّلُ هَذِهِ الظَّاهِرَةُ مِنْ عُمْرِ الْمُرَكَّبِ فَحَسْبُ، بَلْ تُهَدِّدُ سَلَامَةَ وِعَاءِ الْمُفَاعِلِ إِذَا حَدَثَتْ ثُقُوبٌ. لِتَجَنُّبِ هَذَا الْفَشَلِ الْكَارِثِيِّ، يَلْجَأُ الْمُهَنْدِسُونَ إِلَى رَسْمِ خَرَائِطَ ثُلَاثِيَّةِ الْأَبْعَادِ لِسَطْحِ الْمُحَوِّلِ، مَعَ الْجَمْعِ بَيْنَ أَدَوَاتِ النَّمْذَجَةِ وَالْمُحَاكَاةِ الَّتِي تَسْمَحُ بِتَصَوُّرِ وَتَوَقُّعِ أَنْمَاطِ التَّآكُلِ.
رسم خريطة الاستئصال باستخدام SolidWorks وMATLAB 🔥
تَبْدَأُ الْعَمَلِيَّةُ بِالْتِقَاطِ الطُّوبُوغْرَافِيَا الْحَقِيقِيَّةِ لِلْمُحَوِّلِ عَنْ طَرِيقِ الْمَسْحِ بِاللِّيزِرِ. تُسْتَوْرَدُ هَذِهِ الْبَيَانَاتُ إِلَى SolidWorks لِإِعَادَةِ بِنَاءِ نَمُوذَجٍ ثُلَاثِيِّ الْأَبْعَادِ مُفَصَّلٍ لِلسَّطْحِ الْمُتَآكِلِ، مَعَ تَحْدِيدِ الْفُوَّهَاتِ وَالْأَخَادِيدِ النَّاتِجَةِ عَنِ الْبَلَازْمَا. بَعْدَ ذَلِكَ، يُعَالِجُ MATLAB سُحُبَ النِّقَاطِ لِإِنْشَاءِ خَرَائِطَ ارْتِفَاعٍ وَمَنْحَنِيَّاتِ اسْتِئْصَالٍ، مَعَ قِيَاسِ فَقْدِ الْمَادَّةِ بِالْمِيكْرُونَاتِ لِكُلِّ سَاعَةِ تَشْغِيلٍ. تُظْهِرُ هَذِهِ الْخَرَائِطُ مَنَاطِقَ حَرِجَةً حَيْثُ يَكُونُ تَدَفُّقُ الْجُسَيْمَاتِ أَكْثَرَ شِدَّةً، مِمَّا يَسْمَحُ لِلْمُحَلِّلِينَ بِرَبْطِ التَّآكُلِ بِالْمَجَالَاتِ الْمَغْنَاطِيسِيَّةِ الْمَحَلِّيَّةِ. دِقَّةُ رَسْمِ الْخَرِيطَةِ أَسَاسِيَّةٌ لِتَغْذِيَةِ نَمَاذِجِ الْإِعْيَاءِ وَالتَّوَقُّعِ عِنْدَمَا يَصِلُ التَّنْجَسْتُنُ إِلَى سُمْكِهِ الْحَدِّيِّ.
ANSYS Fluent والتنبؤ بإعياء التنغستن ⚙️
بَعْدَ تَحْدِيدِ أَنْمَاطِ الِاسْتِئْصَالِ، يُسْتَخْدَمُ ANSYS Fluent لِمُحَاكَاةِ تَدَفُّقِ الْبَلَازْمَا فَوْقَ سَطْحِ الْمُحَوِّلِ. تُنَمْذِجُ دَيْنَامِيكَا الْمَوَائِعِ الْحِسَابِيَّةُ (CFD) التَّفَاعُلَ بَيْنَ الْجُسَيْمَاتِ الْمُشْحَنَةِ وَالتَّنْجَسْتُنِ، مُعِيدَةً إِنْتَاجَ ظُرُوفِ دَرَجَةِ الْحَرَارَةِ وَالْكَثَافَةِ فِي الْمُفَاعِلِ. تُقَارَنُ نَتَائِجُ الْمُحَاكَاةِ مَعَ خَرَائِطِ التَّآكُلِ لِضَبْطِ مَعَالِمِ الْحَبْسِ الْمَغْنَاطِيسِيِّ، وَتَوْجِيهِ تَدَفُّقِ الْبَلَازْمَا نَحْوَ مَنَاطِقَ أَقَلَّ حَرَجًا. بِهَذِهِ الطَّرِيقَةِ، لَا تَمْنَعُ الْمُحَاكَاةُ الثُّقُوبَ فِي الْوِعَاءِ فَحَسْبُ، بَلْ تُطِيلُ عُمْرَ الْمُفَاعِلِ بِتَقْلِيلِ التَّآكُلِ الْمَوْضَعِيِّ، مِمَّا يُثْبِتُ أَنَّ إِعْيَاءَ الْمَوَادِّ هُوَ الْعَامِلُ الْمُحَدِّدُ فِي تَصْمِيمِ مُفَاعِلَاتِ الانْدِمَاجِ الْمُسْتَقْبَلِيَّةِ.
كَيْفَ يُمْكِنُ لِمُحَاكَاةِ إِعْيَاءِ الْمَوَادِّ ثُلَاثِيَّةِ الْأَبْعَادِ أَنْ تَتَوَقَّعَ عُمْرَ التَّنْجَسْتُنِ فِي مُحَوِّلِ الانْدِمَاجِ أَمَامَ الدَّوْرَاتِ الْحَرَارِيَّةِ الشَّدِيدَةِ وَتَآكُلِ الْبَلَازْمَا؟
(ملاحظة: إعياء المواد يشبه إعياءك بعد 10 ساعات من المحاكاة.)