المجال 11
شبكات الموائع
الضغط والتدفق والأنابيب التي توصل الماء إلى حيث يُحتاج إليه
تنقل شبكات الموائع الماء وغيره من السوائل عبر الأنابيب والمضخات والصمامات والخزانات. ويصممها المهندسون بحيث يصل إلى كل صنبور أو حقل أو آلة تدفقٌ كافٍ بالضغط المناسب.
لمن يناسب هذا المجال
الأطفال الذين يحبون البناء بالأنابيب والصنابير، والمتعلمون المهتمون بالزراعة والبيوت والإمداد بالماء.
ما ستتعلمه
- ما الضغط، ولماذا يتدفق الماء من الضغط المرتفع إلى الضغط المنخفض
- كيف يقاوم طول الأنبوب وعرضه وانحناءاته التدفق
- كيف تخزّن الخزانات الماء، وتدفعه المضخات، وتتحكم فيه الصمامات
- كيف تخطط لشبكة بسيطة لإمداد عدة مستخدمين بالماء
أمثلة على التجارب
-
ارفع خزان ماء، ولاحظ كيف يتغير الضغط عند الصنابير التي تحته.
-
قارن التدفق في أنبوب ضيق وفي أنبوب عريض.
-
افتح الصمامات وأغلقها لتقسيم الماء بين حديقتين.
أشياء يمكنك بناؤها
-
شبكة إمداد بالماء لمدرسة صغيرة
-
نظام ري بالجاذبية لحديقة
-
خزان يتوقف عن الامتلاء عندما يمتلئ
توضّح هذه الأمثلة نوع العمل في هذا المجال. وقد تختلف الدروس المنشورة عنها.
ما تبسّطه المحاكاة
- يُحسب التدفق في شبكات الأنابيب بقواعد مبسّطة، لا بمحاكاة كاملة لديناميكا الموائع (CFD).
- الماء هنا مثالي: التسريبات وفقاعات الهواء وتآكل الأنابيب الحقيقية غير محسوبة.
كل محاكاة تبسّط الواقع، ومعرفة كيف تفعل ذلك جزء من تعلّم الهندسة.
الصلة بالمواد الدراسية
الفيزياء (الضغط)، والرياضيات (المعدلات والقياس)، والجغرافيا (الإمداد بالماء)، والزراعة
الصلة بالمجالات الأخرى
ترتبط شبكات الموائع بالميكانيكا (الضغط والقوة)، وبأنظمة التحكم (الحفاظ على مستوى ثابت)، وبالأتمتة (مضخات تعمل وتتوقف).
معلومة مفيدة
تُبنى أبراج المياه عالية لكي تُحدث الجاذبية وحدها الضغط الذي يدفع الماء في أنابيب البلدة.