PMP- Podstawy Mechaniki Płynów

PMP- Podstawy Mechaniki Płynów
Sprawodzanie z projektu:
„Budowa modelu tunelu aerodynamicznego”
Adam Cellary, gr 37
Kamil Grassmann, gr 33
Szymon Krasuski, gr. 37
1. Cel projektu:
Celem projektu było zbudowanie modelu tunelu aerodynamicznego stosowanego do
badania opływów powierzchni narażonych na duże oddziaływania pędu powietrza (np.
karoserie zamochodowe czy powierzchnie nośne skrzydeł samolotów). Wizualizacja
zjawiska miała być osiągalna dzięki zastosowaniu dymu, który w tunelu z rozpędzonym
powietrzem powinien układać się zgodnie z zarysem opływu przedmiuotu badanego.
2. Założenia projektu:
–
–
–
–
–
–
uzyskanie widocznego efektu opływania przedmiotu
niewielkie wymiary
zastosowanie turbiny dającej pęd powietrza
wyprostowanie strugi powietrza poprzez specjalne sitko
zastosowanie zwężki pozwalającej na zmianę średnicy (turbina- tunel)
zastosowanie wytwornicy dymu dla uwidocznienia efektu
3. Harmonogram pracy:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
30/10/08 – ostateczny zakup wszystkich potrzebnych części
15/11/08 – koniec pracy nad samą częścią tunelu
20/11/08 – dołączenie turbiny poprzez wykonanie zwężki
24/11/08 – wykonanie sitka prostującego powietrze
30/11/08 – montaż całego stanowiska na blacie
05/12/08 – dorobienie świateł dzięki którym efekt jest lepiej widoczny
10/12/08 – koniec pracy nad projektem
12/12/08 – przedstawienie działającego projektu podczas wizyty dzieci z domu dziecka
16/12/08 – zdanie projektu
4. Część obliczeniowa:
Aby uzyskać odpowiednią prędkość powietrza w tunelu potrzebowaliśmy uzyć silnika
(turbiny) o odpowiedniej mocy, oraz tunelu o odpowiedniej średnicy. Bazując na
obliczeniach przedstawionych poniżej zdecydowaliśmy się użyć .......
(to jest część dla Ciebie Kamilku....)
5. Szczegóły / komplikacje
–
Tunel: tunel został wykonany z kawałka rury kanalizacyjnej (PCV). Ma długość X cm,
średnicę Ycm. Został dobrany do silnika tak, aby zagwarantować odpowiednią prędkość
przepływu mas powietrza w środku. Został wyposażony w specjalną klapkę/ szybkę,
która pozwala podejrzeć obiekt badany, oraz wymienić go. Po pierwszych próbach
zdecydowaliśmy się jeszcze uzyć stałego oświetlenia- dzięki temu efekt jest zawsze tak
samo widoczny.
–
Zwężka: została wykonana z maty szklanej i żywicy, tak aby średnice pasowały z jednej
strony do tunelu, z drugiej do korpusu silnika. Na jej węższym końcu znajduje się
początek 5cm warstwy słomek pełniącej rolę sitka.
–
Wirnik: podczas dobierania wirnika,
nie wzięliśmy pod uwagę faktu, iż
zwężka, oraz sitko słomek będą
powodować opór dla
przepływającego powietrza. To w
rezultacie będzie powodować
powstawanie większego ciśnienia w
przestrzeni od śmigieł wirnika- do
sitka (czyli końca zwężenia). Wirnik
którego użyliśmy nie jest
przeznaczony do utrzymywania
jakiegokolwiek ciśnienia (jak np. w
przypadku wirników używanych do dmuchanych zamków dla dzieci) więc w rezultacie
zamiast sasysać powietrze z zewnątrz – częściowo je też oddawał. Jest to też kwestia
ilości łopatek w wirniku. Na początku używliśmy wirnika z 4 łopatkami (fot. 1), który
jednak pomimo swoich większych rozmiarów nie zadowolił nas. Dlatego ostatecznie
zdecydowalismy się użyć wirnika mniejszego o trochę mniejszej mocy- jednak ze
śmigłem o 5 łopatkach (fot. 2). To zmniejszyło nam straty i powietrze już nie uciekało w
tak dużym stopniu.
fot. 1
fot. 2
–
Sitko: Zanim zastosowaliśmy sitko
dużym problemem był fakt, że
powietrze wytworzone przez wirnik nie
ma prostego przepływu- który właśnie
chcieliśmy osiągnąć. Powietrze krążyło
wokół środka obwodu tunelu.
Zdecydowaliśmy się rozwiązać ten
problem poprzez użycie 5cm warstwy
zlepionych słomek do napojów. To
rozwiązanie zagwarantowało nam
poprawny przebieg mas powietrza.
Przepływ był już prosty, jednak
warstwa sitka spowolniła nieznacznie
samą prędkość powietrza w tunelu.
–
Wytwornica dymu: wypożyczona została z Koła Naukowego Robomatic. Aby uzyskać
wąską stróżkę dymu– był on wprowadzany za pomocą igielitu oraz spłaszczonej igły.
6. Ostateczny rezultat
Po wykonaniu serii testów na modelu samochodu Ferrari możemy śmiało stwierdzić,
że ostateczny rezultat jest zadowalający. Opływ powierzchni jest dobrze widoczny – więc
główne założenie projektu zostało zrealizowane. (fot. 3). Taki obraz (zrobiony jeszcze
szybszym/lepszym) aparatem fotograficznym jest wystarczającą bazą informacji dla
specjalistów, którzy projektują obiekty wymagające dobrego opływu. Na podstawie właśnie
takich zdjęc są w stanie wprowadzać poprawki do swoich projektów.
Fot. 3
7. Fotodokumentacja
fot. Widok gotowego tunelu
fot. z widoku wirnika
fot. z włączonym oświetleniem
fot. kolejny test
fot. pokaz klapki