ZKUŠEBNÍ PROUD VZDUCHU V AERODYNAMICKÉM TUNELU 3M REVIZE 2011 ING. MIROSLAV GOLDA ING. MARTIN SOLICH ING. KATEŘINA JANDOVÁ VÝZKUMNÝ A ZKUŠEBNÍ LETECKÝ ÚSTAV, a.s. BERANOVYCH 130, 199 05 PRAHA-LETŇANY 2011
Obsah Použité symboly, označení... 2 1. Úvod... 3 2. Metodika měření... 3 3. Plán měření... 6 3.1. Umístění měřených řezů a rozmístění měřicích bodů... 8 4. Naměřené hodnoty... 10 4.1. Řez 1200mm... 10 4.2. Řez 2060mm... 14 5. Použité měřicí přístroje... 15 6. Závěr... 16 Použité symboly, označení p st p c v v o MSA statický tlak [Pa] celkový tlak [Pa] rychlost proudění [m/s] osová rychlost proudění [m/s] mezinárodní standardní atmosféra Q průtočné množství [m 3 s -1 ] P elektrický příkon [kw] ρ hustota vzduchu [kg m -3 ] ρ m hustota okolního vzduchu při experimentu [kg m -3 ] 2
1. Úvod 2. Metodika měření Cílem měření bylo stanovit rozložení podélné složky rychlosti ve dvou rovinách a dále stanovit obecný směr rychlosti v daných rovinách, první rovině vzdálené 1200mm od ústí dýzy a druhé ve vzdálenosti 2060mm od ústí dýzy. Podélná složka rychlosti se měřila Pitot-statickou sondou ev.č. PST 001, obecný směr nabíhajícího proudu byl měřen směrovou 5-otvorovou tlakovou sondou S1. Obě sondy byly ve společném držáku přimontovány na traverzer tunelu 3mLSWT. Převod tlaku na napětí zajišťoval tlakový převodník ESP 64HD firmy PressureSystems s rozsahem 10 H2O. Vzdálenost sond byla 100mm. Každý bod byl měřen po dobu 30s se vzorkovací frekvencí 1500 Hz. Délka použitých hadiček byla cca 400mm. Rychlost proudění v tunelu byla udržována konstantní s přesností cca 0.2% pomocí softwarového PID regulátoru (program OmronView). Kromě údajů o měřených tlacích obsahuje výstupní soubor též informace z programu OmronView (okolní podmínky, tunelové údaje) a z programu na ovládání traverzeru (aktuální pozice). Na počátku měření při nulové rychlosti proudění v tunelu byl uložen údaj o klidových hodnotách tlaků. Tyto hodnoty byly poté odečteny od všech naměřených hodnot. Tlaky z pitot-statické sondy byly použity pro výpočet rozložení podélné složky rychlosti, rozložení statického tlaku a pro výpočet intenzity turbulence. Tlaky z 5-otvorové tlakové sondy byly použity pro stanovení obecného vektoru rychlosti v každém bodě měření. Před měřením bylo provedeno vyrovnání sond a lokalizace středu ústí dýzy pomocí vláken. Poloha počátku souřadného systému O[0,0,0] je dána osou dýzy a rovinnou jejího konce. Do tohoto bodu byla na počátku ustavena sonda PST 001. 3
Obr. 2 1 Pohled na sondy na traverzeru Obr. 2 2 Vzájemná poloha sond, vlevo PST001, vpravo S1 4
Obr. 2 3 Počáteční ustavení sond, PST01 ve středu dýzy 5
3. Plán měření 6
7
3.1. Umístění měřených řezů a rozmístění měřicích bodů Měření proběhlo ve dvou řezech (rovina yz), první ve vzdálenosti 1200mm a druhé ve vzdálenosti 2060mm, prozatím při jedné rychlosti 30m/s. Druhá poloha nemohla být shodná (2100mm) s měřením uvedeným v [1], protože použitý traverzer má omezený rozsah pohybu ve směru osy x. Měřena byla jen kruhová výseč o průměru 2m. Aby byla potvrzena opakovatelnost měření, byl řez ve vzdálenosti 1200mm měřen 2x. Druhé ověřovací měření mělo redukovaný počet měřicích bodů. 8
Obr. 3 1 Umístění měřených řezů (rovina yz) v tunelu vůči dýze Obr. 3 2 Rozmístění měřicích bodů v obou řezech (1200mm i 2060mm) 9
4. Naměřené hodnoty 4.1. Řez 1200mm Obr. 4 1 Procentuální odchylky podélné složky rychlosti od nastavené rychlosti, řez 1200mm 10
Obr. 4 2 Procentuální odchylky podélné složky rychlosti od nastavené rychlosti, řez 1200mm opakovaně 11
Obr. 4 3 Zobrazení vektorů rychlostí, průmět vektoru rychlosti do roviny YZ, řez 1200mm 12
Obr. 4 4 Zobrazení vektorů rychlostí, průmět vektoru rychlosti do roviny YZ, řez 1200mm opakovaně 13
4.2. Řez 2060mm Obr. 4 5 Zobrazení vektorů rychlostí, průmět vektoru rychlosti do roviny YZ, řez 2060mm 14
5. Použité měřicí přístroje Přístroj Měřená veličina Ev.č. Kategorie Pitot-statická sonda rychlost proudění PST001 PE Směrová sonda S1 rychlost proudění, úhel AER021 PM Tlakový převodník převod tlaku na napětí 641033A PM Snímač tlaku Barocel 590D + 701-15079 PM Převodník OMRON C200H-AD002 rychlost proudění + 2597N (měřící řetězec tunelu 3mLSWT) Barometr Vaisala PTU200 barometrický tlak AER-KMZ-0001 PM Aerodynamický tunel průměru 3m (3mLSWT) 1 / ZZ ZZ Měřící karta USB-6251 NI napětí 1395E1C 15
6. Závěr 16