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Méthode des sphères de turbulence : Évaluation de la qualité de l'écoulement en soufflerie

Vue d'ensemble

Source : Jose Roberto Moreto et Xiaofeng Liu, Department of Aerospace Engineering, San Diego State University, San Diego, CA

Les essais en soufflerie sont utiles dans la conception des véhicules et des structures soumis au flux d'air pendant leur utilisation. Les données de soufflerie sont générées par l'application d'un flux d'air contrôlé à un modèle de l'objet étudié. Le modèle d'essai a généralement une géométrie similaire, mais est une échelle plus petite par rapport à l'objet grandeur nature. Pour s'assurer que des données précises et utiles sont recueillies lors d'essais en soufflerie à basse vitesse, il doit y avoir une similitude dynamique du nombre Reynolds entre le champ d'écoulement du tunnel par rapport au modèle d'essai et le champ d'écoulement réel au-dessus de l'objet grandeur nature.

Dans cette démonstration, le flux de soufflerie sur une sphère lisse avec des caractéristiques de débit bien définies sera analysé. Étant donné que la sphère a des caractéristiques d'écoulement bien définies, le facteur de turbulence de la soufflerie, qui corrèle le nombre efficace de Reynolds au nombre de Reynolds d'essai, peut être déterminé, ainsi que l'intensité de turbulence en cours libre de la soufflerie.

Procédure

1. Préparation de la sphère de turbulence dans la soufflerie

Connectez le tube pitot de la soufflerie au port #1 sur le scanner de pression, et connectez le port de pression statique au port #2 sur le scanner de pression.
Verrouiller l'équilibre externe.
Fixez la jambe de sphère au support d'équilibre à l'intérieur de la soufflerie.
Installer la sphère avec 6 de diamètre.
Connectez le robinet de pression de pointe au port #3 sur le scanner de pression, et

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Résultats

Pour chaque sphère, la pression de stagnation et la pression aux ports arrière ont été mesurées. La différence entre ces deux valeurs donne la différence de pression,P. La pression totale, P_t, et la pression statique, P_s, de la section de test ont également été mesurées, qui sont utilisées pour déterminer la pression dynamique de test, q - P_t - P_s, et la normalisée pression

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Applications et Résumé

Les sphères de turbulence sont utilisées pour déterminer le facteur de turbulence en soufflerie et estimer l'intensité de la turbulence. Il s'agit d'une méthode très utile pour évaluer la qualité du débit d'une soufflerie parce qu'elle est simple et efficace. Cette méthode ne mesure pas directement la vitesse de l'air et les fluctuations de vitesse, telles que l'annémométrie des câbles chauds ou la vélocimétrie d'image de particules, et elle ne peut pas fournir une étude complète de la qualité du débit...

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References

Barlow, Rae and Pope. Low speed wind tunnel testing, John Wiley & Sons, 1999.
Crawford T.L. and Dobosy R.J. Boundary-Layer Meteorol. 1992. 59; 257-78.
Eckman R.M., Dobosy R.J., Auble D.L., Strong T.W., and Crawford T.L. J. Atmos. Ocean. Technol. 2007; 24; 994-1007.

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1. Préparation de la sphère de turbulence dans la soufflerie

Connectez le tube pitot de la soufflerie au port #1 sur le scanner de pression, et connectez le port de pression statique au port #2 sur le scanner de pression.
Verrouiller l'équilibre externe.
Fixez la jambe de sphère au support d'équilibre à l'intérieur de la soufflerie.
Installer la sphère avec 6 de diamètre.
Connectez le robinet de pression de pointe au port #3 sur le scanner de pression, et connectez les quatre robinets de pression arrière au port #4 sur le scanner de pression.
Fixez la ligne d'approvisionnement en air au régulateur de pression et régliez la pression à 65 psi.
Connectez le collecteur du scanner de pression à la ligne de pression.
Démarrer le système d'acquisition de données et le scanner de pression. Assurez-vous de les allumer au moins 20 minutes avant le test.
Estimer la pression dynamique maximale basée sur le numéro critique Reynolds en plein air pour une sphère lisse : . Voir les tableaux 1 et 2 pour les paramètres de test recommandés.
Définissez la plage de test de pression dynamique de 0 à q_max et définissez les points de test en divisant la plage en 15 intervalles.

Tableau 1. Paramètres pour le premier test.

Diamètre de sphère (entre)	q_Min [dans H2O]	q_Max [dans H2O]
4	4	6
4.987	2	3.4
6	1	2.4

Tableau 2. Paramètres pour le deuxième test.

Diamètre de sphère (entre)	q_Min [dans H2O]	q_Max [dans H2O]
4	3.4	7.2
4.987	1.3	5.1
6	--	--

2. Effectuer la stabilisation et la mesure de balayage de pression

Lisez la pression barométrique et la température ambiante et enregistrez les valeurs.
Appliquer les corrections à la pression barométrique à l'aide d'équations fournies par le fabricant de manomètres.
Configurez le logiciel d'acquisition de données et connectez-le au scanner de pression, en définissant l'adresse IP appropriée.
Insérez les commandes suivantes en appuyant sur entrez après chaque commande.
Le calz
Chan1 0
Chan 1-1.1-4
fps 10
Vérifiez que la section d'essai et la soufflerie sont exemptes de débris.
Fermez les portes de la section d'essai.
Définir le cadran de vitesse de soufflerie à zéro.
Allumez le système de refroidissement de la soufflerie et de la soufflerie.
Avec la vitesse du vent à 0 mph, commencer à enregistrer les données, puis insérer la commande suivante pour scanner la pression:
-scan
Enregistrez la température de l'air en soufflerie.
Augmentez la vitesse du vent jusqu'à la pression dynamique du point d'essai suivant telle que définie à l'étape 1.10.
Attendez que la vitesse se stabilise, puis répétez les étapes 2.9 - 2.11 jusqu'à ce que le dernier point d'essai soit exécuté.
Réduisez lentement la vitesse à zéro.
Lorsque tous les points ont été mesurés, remplacez les 6 dans la sphère par la sphère suivante suivant les étapes 1.2 - 1.5.
Répétez les étapes de 2.3 - 2.14 pour répéter les expériences de stabilisation et d'analyse de pression.
Attendez que la soufflerie se refroidisse après l'exécution de l'essai pour les trois sphères.
Éteignez la soufflerie et le logiciel d'acquisition de données.

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0:01

Concepts

2:39

Preparation of Wind Tunnel

4:48

Turbulence Measurements at Varying Air Speeds

7:09

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