Source : Ricardo Mejia-Alvarez et Hussam Hikmat Jabbar, département de génie mécanique, Michigan State University, East Lansing, MI

Le but de cette expérience est de démontrer la force sur les corps à la suite de changements dans la dynamique linéaire de l’écoulement autour d’eux à l’aide d’une formulation de volume control [1, 2]. L’analyse du volume de contrôle met l’accent sur l’effet macroscopique du courant sur l’ingénierie des systèmes, plutôt que la description détaillée qui pourrait être obtenue avec une analyse différentielle. Chacun de ces deux techniques ont une place dans la boîte à outils d’un analyste technique, et elles devraient être considérées comme complémentaires plutôt que concurrents des approches. Grosso modo, l’analyse du volume contrôle donnera l’ingénieur une idée des charges dominantes dans un système. Cela donnera à cette personne un sentiment initial sur quel itinéraire pour poursuivre lors de la conception de dispositifs ou structures et devrait idéalement être la première étape à prendre avant de poursuivre toute conception détaillée ou analyse par formulation différentielle.

Le principe derrière la formulation de volume de contrôle est de remplacer les détails d’un système exposé à un écoulement de fluide par un diagramme de corps libre simplifié défini par un imaginaire fermé surface doublé le volume de contrôle. Ce diagramme doit contenir toutes les forces de surface et le corps, le flux net du moment linéaire à travers les limites du volume control et le taux de variation du moment linéaire à l’intérieur du volume de contrôle. Cette approche implique habilement définir le volume de contrôle de manière à simplifier l’analyse en même temps qui captent les dominantes effets sur le système. Cette technique sera en démonstration au jet avion empiétant sur une plaque plane à différents angles. Nous utiliserons l’analyse contrôle volume pour estimer la charge aérodynamique sur la plaque et comparer nos résultats avec des mesures réelles de la force résultante obtenue avec un équilibre aérodynamique.

1. réglage de l’installation

1. Assurez-vous qu’il n’y a pas de débit dans l’installation.
2. Connectez le port positif du transducteur de pression au robinet de pression de plénum ().
3. Laissez le port négatif du transducteur de pression ouverte dans l’atmosphère ().
4. Enregistrer le facteur de conversion du transducteur de Volts en Pascals ()

La figure 3 montre une comparaison entre la charge normale sur l’assiette plate mesuré directement à partir de l’équilibre aérodynamique et estimée de la conservation du moment linéaire. En général, l’analyse du moment linéaire capturé la tendance dominante des mesures directes comme les changements d’angle impingement. Les divergences dans ces mesures varient non monotone avec l’angle d’incidence. Pour les angles d’impaction dans la g...

Nous avons démontré l’application de l’analyse du volume de contrôle de la conservation du moment linéaire pour déterminer les efforts exercés par un jet empiétant sur une plaque plane. Cette analyse s’est avérée simple à appliquer et a donné une estimation satisfaisante en vrac des charges sans nécessiter une connaissance détaillée du modèle d’écoulement autour de la plaque. S’il y avait quelques divergences (à la fois en grandeur mais aussi tendance) en raison de l’hypothèse de base de tra...