ZakZakłład Mechaniki Pad Mechaniki Płłynynóów w i Aerodynamikii Aerodynamiki

Tunel aerodynamiczny o obiegu Tunel aerodynamiczny o obiegu otwartym z komorotwartym z komorąą EiffelaEiffela

Badania modeloweBadania modelowe

Cele poznawcze:- pozyskanie informacji na temat procesów zachodzących w przepływach

Cele utylitarne:- szybsze, tańsze i bezpieczniejsze przeprowadzenie badań bez wykonywania prototypów - weryfikacja nowych rozwiązań konstrukcyjnych- weryfikacja metod obliczeniowych

NarzNarzęędzia badawczedzia badawcze

Podstawowymi narzędziami aerodynamikidoświadczalnej są tunele aerodynamiczne:

- poddźwiękowe- transoniczne- naddźwiękowe- hiperdźwiękowe

wyposażone w specjalistyczne układy pomiaroweIstnieje wiele układów konstrukcyjnych tuneli zależnych od przeznaczenia tunelu

- tunele o obiegu zamkniętym- tunele o obiegu otwartym

Kryteria podobieKryteria podobieńństwastwa

….Czyli przenoszenie wyników badań modelowychna obiekt naturalny

Podobieństwo geometryczne:``

α

Vm

Lm

α

Vs

Ls

obiekt rzeczywisty model

?

Kryteria podobieKryteria podobieńństwastwa

Kryteria dynamiczne np.- Liczba Reynoldsa

- Liczba Macha

- Szybkobieżnośćlub posuw

Inne: np. sztywnościowe, geometria mas etc.

λ=prędkość wierzchołka łopaty prędkość wiatru

Re= siły bezwładności tarcia wewnętrznego

Ma= siły bezwładności siły ciśnieniowe

2

Schemat dziaSchemat działłania tunelu ania tunelu aerodynamicznegoaerodynamicznego

dyfuzor wentylator dyfuzor

konfuzor

siatki deturbulizujące

prostownicastrug

V=0 m/s

V=5 m/s

27 m/s 14 m/s

p=var

przestrzeńpomiarowa

waga

V=45 m/s

ciśnienieatmosferyczne

ciśnienieatmosferyczne

Badania w tuneluBadania w tunelu

Badania modelowe globalnych charakterystyk aerodynamicznych śmigiełlotniczych i śmigieł sterujących śmigłowców (ciąg i moment obrotowy Badania modelowe charakterystyk

energetycznych i aerodynamicznych wirników turbin

wiatrowych (krzywa mocy CP vs. λ)Wzorcowanie anemometrów wiatraczkowych i czaszowych

Źródło: FH-Bohum

Badania z zastosowaniem tuneluBadania z zastosowaniem tunelu

• Wyznaczanie rozkładu aerodynamicznego obciążenia wirnika (śmigła, turbiny wiatrowej)

• Diagnostyka przepływowa pracy wirnika

• Bilanse energetyczne przepływów śmigłowych

Promieniowe obciążenie śmigła. Pomiary własne

Badania w tuneluBadania w tunelu

Wyznaczanie metodami ciśnieniowymi charakterystyk profili dla łopat turbin

i płatów nośnych samolotów

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01.0

0.5

0.0

-0.5

-1.0

-1.5

NLF(1)-0416

=1,50 [st.]

=0,65 [st.]

x/c

eksperyment =1,50 [st.]

α

α

α

CpΔ

Rozkład ciśnienia na profilu wiatrakowymNLF(1)-0416

Badania w tuneluBadania w tunelu

Badania miniaturowych aparatów bezpilotowych μRPV w skali naturalnejBadania modelowe samolotów

Badania w tuneluBadania w tunelu

Badania wizualizacyjne przepływówWizualizacja opływu półmodelu płata delta

Badania w tuneluBadania w tuneluBadania modelowe elementów konstrukcji budowlanych jak np:

klapy oddymiające

nasady kominowe

Techniki pomiaroweTechniki pomiarowe

Pomiary ciśnieniowe: sondy wielotworowe

Techniki pomiaroweTechniki pomiarowe

• Sondy piętrzące o szybkiej odpowiedzi, do pomiarów szybkozmiennego ciśnienia całkowitego

• Termoanemometria: pomiar chwilowych wartości prędkości i turbulencji przepływu

Techniki pomiaroweTechniki pomiarowePomiary wagowe sił aerodynamicznych

Sześcioskładowa aerodynamiczna waga wewnętrzna

UkUkłład konstrukcyjny tuneluad konstrukcyjny tunelu

Otwarta lub zamknięta przestrzeń pomiarowa

Przestrzeń zamknięta:Ograniczenia ze względu na

interferencję ze ściankami tuneluPoziomy gradient ciśnienia dp/dxTrudny dostęp do przestrzeni

pomiarowejBrak (?) pulsacji ciśnieniaMniejsze niż przy otwartej p.p.

opory przepływu

spadek ciśnienia

wiry wierzchołkowe

UkUkłład konstrukcyjny tuneluad konstrukcyjny tunelu

Przestrzeń otwartaSwobodny dostęp do strumieniaObszar bez poziomego gradientu ciśnienia dp/dx=0Możliwość zastosowania większychmodeli śmigieł/wirników (do 70% rdzenia)Większe opory niż w przypadkuprzestrzeni zamkniętejZagrożenie pulsacjami prędkościCzęstotliwość Helmholtza strugiCzęstotliwość rezonansowa pomieszczenia

UkUkłład konstrukcyjny tuneluad konstrukcyjny tunelu

waga

komora Eiffla dyfuzor wentylator dyfuzor

kolektorpierścieniowy

konfuzor

siatki deturbulizujące

prostownicastrug

szewrony

V=5 m/s

V=45 m/s27 m/s 14 m/s

p=const

Opis tuneluOpis tunelu

Tunel o obiegu otwartym ze strugą swobodnąw komorze Eiffela z pasywnym tłumieniempulsacji ciśnienia

Dane techniczne:Średnica przestrzeni pomiarowej: 1000 mmDługość przestrzeni pomiarowej: 1700 mmKomora Eiffela: 3000x3000x3000 mmKontrakcja konfuzora: 1:9Prędkość maksymalna: ok. 40 m/sMaks. średnica modeli wirników: 630 mm Maks. Średnica brył osiowo-symetrycznych: 250 mm

Gustave-AlexandreEiffel

Opis tuneluOpis tunelu

Napęd tunelu: silnik prądu stałego 90 kWKonstrukcja tunelu mieszana: stal, kompozyt szklano-epoksydowy, sklejka

Schemat tuneluSchemat tunelu

4450

2500

1500 3000 3000 2200 1000 1200 1300

ok. 14000

1800

2500

ekran akustycznyz poliwęglanu komórkowego na ramie stalowej

ok. 1300

deflektorstrug

300

5000

1500

konfuzor komora Eiffel'a kolektorukładwlotowy

dyfuzor 1dyfuzor 2

wibroizolacja

wentylatorosiowy

krata zapobiegającapowstawaniu wiruwlotowego

struga swobodna

elastycznauszczelka

φ1000

–– Badania aerodynamiki Badania aerodynamiki śśmigiemigiełł lotniczych, lotniczych, łłopat wirnikopat wirnikóów w elektrowni wiatrowychelektrowni wiatrowych

–– Badanie przepBadanie przepłływywóów w –– Badania miniaturowych aparatBadania miniaturowych aparatóów bezpilotowych w bezpilotowych μμRPV w RPV w

skali naturalnejskali naturalnej–– Badania modelowe samolotBadania modelowe samolotóóww–– Badanie, projektowanie i sterowanie nasadek kominowychBadanie, projektowanie i sterowanie nasadek kominowych–– Projektowanie i badanie elementProjektowanie i badanie elementóów i ukw i ukłładadóów w

pneumatycznych pneumatycznych –– Projektowanie i badanie maszyn przepProjektowanie i badanie maszyn przepłływowych ywowych –– Projektowanie urzProjektowanie urząądzedzeńń odpylajodpylająącychcych–– Obliczanie hydrodynamiczne mikroObliczanie hydrodynamiczne mikro-- i i nanoprzepnanoprzepłływywóóww–– Projektowanie i budowa tensometrycznych przetwornikProjektowanie i budowa tensometrycznych przetwornikóów w

wielkowielkośści mechanicznychci mechanicznych–– Projektowanie tProjektowanie tłłumikumikóów haw hałłasu w ukasu w ukłładach wentylacyjnychadach wentylacyjnych

Oferta badawcza ZakOferta badawcza Zakłładuadu