silnik refection

Wybrane zagadnienia
badań tunelowych
Anna Kucaba-Pietal
Plan wykładu
wyniki badań eksperymentalnych wykazują, ze:
przepływy
w mikroskalioróżnią
sięaerodynamicznych
znacznie od przepływów
1.
Ogólne wiadomości
tunelach
w makroskali
2. Badania modelowe w mechanice płynów
obliczone wartości wielkości hydrodynamicznych,
otrzymane
klasycznych
rozwiązań równań Naviera3.
Problemyzbadań
tunelowych
Stokesa, różnią się istotnie od zmierzonych
eksperymentalnie
a) wpływ przesłonięcia przestrzeni
różnica
ta zwiększa
się ze zmniejszaniem
wymiaru
b) określanie
interferencji
ścianek
charakterystycznego przepływu.
Cel
wyniki badań eksperymentalnych wykazują, ze:
Mimo szybkiego rozwoju obliczeniowej mechaniki płynów
przepływy
w mikroskali różnią
się znacznie
od przepływów
tunele aerodynamiczne
pozostają
nadal istotnym
narzęw makroskali
dziem badawczym. Właściwa interpretacja badań modeobliczone
wartości
wielkości
lowych jest
bardzo
istotnahydrodynamicznych,
dla zrozumienia badanego
otrzymane z klasycznych rozwiązań równań Navierazjawiska. W referacie omówione zostaną problemy badań
Stokesa, różnią się istotnie od zmierzonych
eksperymentalnie
tunelowych i współcześnie stosowane metody ich rozwiązania. Podane również zostaną przykłady wyników badań
różnica ta zwiększa się ze zmniejszaniem wymiaru
charakterystycznego
przepływu.
tunelowych.
Tunel aerodynamiczny
Podział tuneli aerodynamicznych
1. Ze względu na prędkość strumienia powietrza:
•
•
•
•
małych prędkości o zakresie 0  V  100 [m/s]
poddźwiękowe o zakresie prędkości względnej 0.3  M  0.8
transoniczne o zakresie prędkości względnej 0.8  M  1.2
naddźwiękowe o zakresie prędkości względnej 1.2  M  4
= V Macha,
M –M
liczba
a
2. Ze względu na obieg strumienia powietrza
•
o otwartym obiegu
•
o zamkniętym obiegu
3. Ze względu na konstrukcje przestrzeni pomiarowej
•
o otwartej przestrzeni pomiarowej
•
o zamkniętej przestrzeni pomiarowej
Wskaźniki jakościowe tuneli aerodynamicznych (1)
1. Współczynnik równomierności prędkości VjV w obszarze
pomiarowym przestrzeni pomiarowej
V jV =
V -V
V
max .100 [%]
Dla tuneli aerodynamicznych do badań profili lotniczych przyjmuje się
VjV  0.75 [%].
2. Współczynnik turbulencji strumienia powietrza I [%] w pomiarowym
obszarze przekroju poprzecznego przestrzeni pomiarowej
I=
1 . '2
'2
'2 
Vx +Vy +Vz 
3 

V
.100 [%]
Vx' , Vy' , Vy' - składowe pulsacji prędkości na kierunkach x, y, z
Dla tuneli aerodynamicznych do badań profili lotniczych przyjmuje się
I  0.5 [%].
Wskaźniki jakościowe tuneli aerodynamicznych (2)
3. Maksymalny kąt odchylenia wektora prędkości strumienia powietrza
Da [] w pomiarowym obszarze przekroju poprzecznego przestrzeni
pomiarowej.
Dla tuneli aerodynamicznych do badań profili lotniczych przyjmuje się
Da  0.5 [].
4. Liczba tunelu
Liczba tunelu jest wskaźnikiem jakości tunelu aerodynamicznego
Lt =
3
 
.
.
r FPP V 

Nn

FPP – powierzchnia poprzecznego przekroju przestrzeni pomiarowej
Nn – moc nominalna silnika wentylatora tunelu aerodynamicznego
Wartość liczby tunelu powinna być zawarta w przedziale 3.5  Lt  56.
Wyposażenie tuneli aerodynamicznych
Wyposażenie tuneli aerodynamicznych w przyrządy pomiarowe jest
uzależnione od rodzaju prowadzonych badań, najczęściej są to:
• waga aerodynamiczna 2, 3, 4, 5 lub 6 składnikowa oraz układ
rejestrujący dane do pomiaru składowych sił i momentów działa-
jących na opływany model
• głowica do mocowania i sterowania obrotem modelu
• manometry do pomiaru różnicy ciśnień
• termoanemometr (stałotemperaturowy) z kompletem sond do pomiaru składowych wektora prędkości, współczynnika turbulencji
• barometr i higrometr
Wyposażenie tuneli aerodynamicznych (c.d)
Problemy badań tunelowych
• wzrost temperatury
• wpływ ścianek tunelu na charakterystyki przepływowe
(zjawisko interferencji)
• wpływ przesłonięcia przestrzeni pomiarowej na wyniki
• realistyczne odwzorowanie warunków przepływu
•Testing at transonic speeds presents additional problems,
mainly due to the reflection of the shock waves from the walls
of the test section.
Wpływ Re na charakterystyki
Metody określania interferencji ścianek tunelu
• wczesne: w oparciu o badania doświadczalne (Lock (1929),
Pope (1957)) zakres ograniczony do własności globalnych
• współczesne: z wykorzystaniem obliczeń numerycznych
metod panelowych (Katz, Rae)
Badania samolotu F/A-18 [1]
Model panelowy
samolotu (1336 paneli)
Konfiguracja modelu 1:32
w przestrzeni pomiarowej
Model samolotu w przestrzeni
(wymiary w calach)
pomiarowej (1336 + 3000 paneli)
Badania profili NACA 642-415
Konfiguracja modeli
w przestrzeni pomiarowej tunelu
Siła nośna i siła oporu
Wpływ przesłonięcia tunelu na rozkład ciśnienia na profilu
dla 4 modeli skrzydła
Badania samochodu
Panelowy model samochodu
(744 samochód; 160 ścianki tunelu)
Konfiguracja modelu
(1:4)
Obliczone rozkłady prędkości
Badania samochodów, wyniki
Obliczony i zmierzony rozkład
Obliczony i zmierzony rozkład
ciśnienia cp na środkowej górnej
ciśnienia cp na środkowej dolnej
powierzchni samochodu
powierzchni samochodu
Badania samochodów
Dziękuję za uwagę