Tunele Tunele AerodynamiczneAerodynamiczne

Grzegorz Makowski Grzegorz WalczykMiBM gr 4 sem 6

Tunel aerodynamicznyTunel aerodynamiczny

jest podstawowym urządzeniem badawczym jest podstawowym urządzeniem badawczym aerodynamiki doświadczalnej.aerodynamiki doświadczalnej.Jest to rodzaj kanału o zamkniętym lub Jest to rodzaj kanału o zamkniętym lub otwartym obiegu, w którym za otwartym obiegu, w którym za pośrednictwem wentylatorów napędzanych pośrednictwem wentylatorów napędzanych przez silniki wywoływany jest jednorodny przez silniki wywoływany jest jednorodny strumień powietrza, w którym umieszcza się strumień powietrza, w którym umieszcza się badane obiektybadane obiekty

Tunel aerodynamicznyTunel aerodynamiczny

Służy do badań zachowania się strug Służy do badań zachowania się strug powietrza opływającego badany powietrza opływającego badany przedmiot. Powietrze to jest często przedmiot. Powietrze to jest często zabarwiane, aby gołym okiem zabarwiane, aby gołym okiem zobaczyć strugi. Nowoczesne tunele są zobaczyć strugi. Nowoczesne tunele są naszpikowane różnego rodzaju naszpikowane różnego rodzaju czujnikami potrzebnymi do czujnikami potrzebnymi do szczegółowego obrazowania danych.szczegółowego obrazowania danych.

W tunelach aerodynamicznych bada się najróżniejsze W tunelach aerodynamicznych bada się najróżniejsze przedmioty takie jak:przedmioty takie jak:

- Samoloty Samoloty - SamochodySamochody- Poszczególne części maszyn Poszczególne części maszyn - BudynkiBudynki- Mosty (A nawet całe miasta)Mosty (A nawet całe miasta)- Elementy ubioru sportowców oraz ich postawy w czasie Elementy ubioru sportowców oraz ich postawy w czasie

ruchu ruchu - Rozstaw drzew i intensywność zalesienia w celu ochrony Rozstaw drzew i intensywność zalesienia w celu ochrony

danego obszaru przed nadmiernym wiatremdanego obszaru przed nadmiernym wiatrem- Itp. itd.Itp. itd.

Przykładowy model samochodu w tunelu wiatrowym

Początki tuneli wiatruPoczątki tuneli wiatru

Otóż wszystko zaczęło się w 1870 roku Otóż wszystko zaczęło się w 1870 roku naukowcy zrozumieli, że nie było znaczenia, czy naukowcy zrozumieli, że nie było znaczenia, czy przedmiot był stacjonarny ( nieruchomy ) i przedmiot był stacjonarny ( nieruchomy ) i powietrze działało na przedmiot poprzez powietrze działało na przedmiot poprzez dmuchawy czy jeśli przedmiot poruszał się w dmuchawy czy jeśli przedmiot poruszał się w przestrzeni powietrznej. Bowiem wynikłe siły przestrzeni powietrznej. Bowiem wynikłe siły byłyby w jednym jak w drugim przypadku takie byłyby w jednym jak w drugim przypadku takie

same.same. Odkrycie tego warunku ułatwiło badania Odkrycie tego warunku ułatwiło badania nad zjawiskami działającymi np. na skrzydło nad zjawiskami działającymi np. na skrzydło samolotusamolotu

Tak też pierwszy tunel aerodynamiczny powstał Tak też pierwszy tunel aerodynamiczny powstał w 1871 r. w Wielkiej Brytanii zbudował go w 1871 r. w Wielkiej Brytanii zbudował go

F. Wenham. Był to tunel otwarty przelotowy. F. Wenham. Był to tunel otwarty przelotowy. Pierwszy tunel do zastosowań lotniczych Pierwszy tunel do zastosowań lotniczych zbudował również Brytyjczyk H. Maxim było to w zbudował również Brytyjczyk H. Maxim było to w roku 1890. Natomiast w 1907r. Powstał pierwszy roku 1890. Natomiast w 1907r. Powstał pierwszy tunel o zamkniętym obiegu. Zaprojektował gotunel o zamkniętym obiegu. Zaprojektował go

L. Prandtl.L. Prandtl.

Polskie tunele aerodynamiczne Polskie tunele aerodynamiczne

W latach 1920- 1940, w okresie intensywnego rozwoju W latach 1920- 1940, w okresie intensywnego rozwoju lotnictwa. Powstało bardzo wiele tych urządzeń; między lotnictwa. Powstało bardzo wiele tych urządzeń; między innymi przed II wojną światową w instytucie innymi przed II wojną światową w instytucie Aerodynamiki przy Politechnice warszawskiej działało 10 Aerodynamiki przy Politechnice warszawskiej działało 10 tuneli, największy z nich miał średnicę 2,5 m . Obecnie tuneli, największy z nich miał średnicę 2,5 m . Obecnie największy polski Tunel aerodynamiczny zanjduje się w największy polski Tunel aerodynamiczny zanjduje się w Instytucie Lotnictwa w Warszawie, wybudowany po II Instytucie Lotnictwa w Warszawie, wybudowany po II wojnie światowej ma przestrzeń pomiarową o średnicy wojnie światowej ma przestrzeń pomiarową o średnicy 5m. Zasilany jest silnikiem prądu stałego o mocy 1,5 MW 5m. Zasilany jest silnikiem prądu stałego o mocy 1,5 MW poruszającym 8- łopatowym wentylatorem o średnicy 7 poruszającym 8- łopatowym wentylatorem o średnicy 7 m. przy 500 obrotach na minutę uzyskuje się prędkość m. przy 500 obrotach na minutę uzyskuje się prędkość 57m/s.57m/s.

Początkowo tunele były prostymi Początkowo tunele były prostymi urządzeniami badawczymi urządzeniami badawczymi

Jednymi z badaczy korzystającymi z Jednymi z badaczy korzystającymi z tunelów aerodynamicznych byli bracia tunelów aerodynamicznych byli bracia Wright zbudowali oni w 1901 roku tunel Wright zbudowali oni w 1901 roku tunel powietrzny o niewielkich rozmiarach do powietrzny o niewielkich rozmiarach do testowania modeli skrzydeł aeroplanówtestowania modeli skrzydeł aeroplanów

Mimo bardzo intensywnego rozwoju technik obliczeniowych Mimo bardzo intensywnego rozwoju technik obliczeniowych stosowanych do modelowania opływu samolotów, nadal stosowanych do modelowania opływu samolotów, nadal zachodzi potrzeba prowadzenia badań eksperymentalnych zachodzi potrzeba prowadzenia badań eksperymentalnych w Tunelach aerodynamicznych, szczególnie przy budowie w Tunelach aerodynamicznych, szczególnie przy budowie wielkich samolotów komunikacyjnych. W tym celu powstał w wielkich samolotów komunikacyjnych. W tym celu powstał w latach 90 XX w. European Transonic Windtunnel w Koloni. latach 90 XX w. European Transonic Windtunnel w Koloni. Jest to tunel kriogeniczny o ciśnieniowym obiegu Jest to tunel kriogeniczny o ciśnieniowym obiegu zamkniętym . Gazem roboczym jest azot, którego zamkniętym . Gazem roboczym jest azot, którego temperatura może być obniżona do -163temperatura może być obniżona do -163° ° C (110K). Tunel C (110K). Tunel ten jest napędzany dwustopniowym wentylatorem z ten jest napędzany dwustopniowym wentylatorem z silnikiem 50 MWsilnikiem 50 MW

European Transonic Windtunnel w European Transonic Windtunnel w KoloniKoloni

W mechanice płynów często przeprowadza się W mechanice płynów często przeprowadza się eksperymenty na modelach w tunelach aerodynamicznych eksperymenty na modelach w tunelach aerodynamicznych Korzystając z modelu można znacznie zmniejszyć wymiary Korzystając z modelu można znacznie zmniejszyć wymiary tunelu jednak przeniesienie wyników pomiarów z modelu tunelu jednak przeniesienie wyników pomiarów z modelu na obiekt rzeczywisty wymaga spełnienia podobieństw na obiekt rzeczywisty wymaga spełnienia podobieństw

- geometrycznych - geometrycznych ( zachowując odpowiednią skale)( zachowując odpowiednią skale)

- dynamicznych - dynamicznych( spełnić równości liczb kryterialnych)( spełnić równości liczb kryterialnych)

Tak więc często stosuje się Tak więc często stosuje się pomniejszone modele pomniejszone modele rzeczywistych obiektów np. rzeczywistych obiektów np. samolotów samolotów

Jak i obiektów o naturalnych Jak i obiektów o naturalnych wymiarachwymiarach

Przykładowe badania w tunelach powietrznychPrzykładowe badania w tunelach powietrznych Opływ skrzydła samolotuOpływ skrzydła samolotu

Opływ skrzydła przy małych liczbach Re (prędkość podkrytyczna) charakteryzuje się znacznym oderwaniem strug opływających skrzydło, dzieje się tak na skutek małej energii opływu powietrza, objawia się to znacznym obniżeniem doskonałości skrzydła (wzrost oporu i zmniejszenie siły nośnej) przykład pokazuje górny rys.

Prowadząc badania i obserwacje w tunelu wiatru możemy Prowadząc badania i obserwacje w tunelu wiatru możemy stwierdzić że stwierdzić że w takim przypadku celowe może być zastosowanie turbulatora lub zwiększenie chropowatości powierzchni w okolicach krawędzi natarcia skrzydła. Turbulator pochłania co prawda część energii,ale powodując zaburzenia warstwy przyściennej “przysysa” strugi powietrza opływające skrzydło. Powoduje to znacznezmniejszenie oporu skrzydła i zwiększenie siły nośnej.

Obserwacje zjawisk jakimi są wiry brzegowe w tunelach Obserwacje zjawisk jakimi są wiry brzegowe w tunelach dało szansę odnalezienia metod które znaczne zmniejszyły dało szansę odnalezienia metod które znaczne zmniejszyły ich złe oddziaływanie podczas lotuich złe oddziaływanie podczas lotu

KoniecKoniec