שיטת כדור מערבולת: הערכת איכות זרימת מנהרת הרוח

מקור: חוזה רוברטו מורטו ושיאופנג ליו, המחלקה להנדסת אוירונוטיקה וחלל, אוניברסיטת סן דייגו, סן דייגו, קליפורניה

בדיקות מנהרות רוח שימושיות בתכנון כלי רכב ומבנים הנתונים לזרימת אוויר במהלך השימוש בהם. נתוני מנהרת הרוח נוצרים על ידי החלת זרימת אוויר מבוקרת על מודל של האובייקט הנחקר. למודל הבדיקה יש בדרך כלל גיאומטריה דומה, אך הוא בקנה מידה קטן יותר בהשוואה לעצם בגודל מלא. כדי להבטיח איסוף נתונים מדויקים ושימושיים במהלך בדיקות מנהרת רוח במהירות נמוכה, חייב להיות דמיון דינמי של מספר ריינולדס בין שדה זרימת המנהרה מעל מודל הבדיקה לבין שדה הזרימה בפועל מעל האובייקט בגודל מלא.

בהדגמה זו, תינתח זרימת מנהרת רוח על פני כדור חלק עם מאפייני זרימה מוגדרים היטב. מכיוון שלכדור יש מאפייני זרימה מוגדרים היטב, ניתן לקבוע את גורם המערבולת של מנהרת הרוח, אשר מתאם את מספר ריינולדס היעיל למספר ריינולדס הבדיקה, כמו גם את עוצמת מערבולת הזרם החופשי של מנהרת הרוח.

1. הכנת כדור מערבולת במנהרת הרוח

חבר את צינור הפיתות של מנהרת הרוח #1 היציאה בסורק הלחץ, וחבר את יציאת הלחץ הסטטית ליציאה #2 בסורק הלחץ.
נעל יתרה חיצונית.
תקן את יתד הכדור לתמיכת האיזון בתוך מנהרת הרוח.
התקן את הכדור בקוטר 6.
חבר את הקשת הלחץ המובילה #3 היציאה ?...

עבור כל כדור נמדדו לחץ הקיפאון והלחץ בנמלים ההולכודים. ההבדל בין שני ערכים אלה נותן את ההבדל בלחץ, ΔP. הלחץ הכולל, P_t, ולחץ סטטי, P_s, של סעיף הבדיקה נמדדו גם, אשר משמשים כדי לקבוע את הלחץ הדינמי הבדיקה, q = P_t - P_s, ואת הלחץ מנורמ?...

כדורי מערבולות משמשים לקביעת גורם מערבולת מנהרת הרוח ולהעריך את עוצמת המערבולת. זוהי שיטה שימושית מאוד להערכת איכות זרימת מנהרת רוח כי זה פשוט ויעיל. שיטה זו אינה מודדת ישירות את מהירות האוויר ואת תנודות המהירות, כגון אנמומטריית חוט חם או לוקימיטריה של תמונת חלקיקים, והיא אינה יכולה לספק ?...

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.

Transcript