CLASIFICAREA TUNELELOR AERODINAMICE

1s INTRODUCERE

Cercetarile experimentale de aerodinamica sunt strans legata de experimentele realizate in tunele aerodinamice, numite si suflerii. In camerele de experiente ale acestora se reproduc conditiile de mediu in care structurile aeromecanice testate evolueaza in mod curent.

2s CLASIFICAREA TUNELELOR AERODINAMICE

Exista o diversitate mare de astfel de instalatii, principalele criterii dupa care acestea se pot clasifica fiind urmatoarele:

dupa arhitectura acestora, se disting tunele aerodinamice cu circuit deschis (vezi figura 1), tip Eiffel, sau cu circuit inchis (vezi figura 2), tip Prandtl;

dupa tipul camerei de experiente, se disting tunele aerodinamice cu camera de experiente deschisa (prezinta avantajul unor interferente reduse intre modelul studiat si peretii camerei de testare, dar sunt mari consumatoare de energie), sau cu camera de experiente inchisa, (prezinta avantajul unui consum de energie mai mic);

Fig. 1 - Schema de principiu al unui tunel cu circuit deschis si camera de testare inchisa

Fig. 2 - Schema de principiu al unui tunel cu circuit inchis si camera de testare deschisa

dupa valoarea vitezei maxime de referinta (din camera de experiente), se pot clasifica in tunele aerodinamice subsonice incompresibile, subsonice compresibile si supersonice;

dupa valoarea presiunii din camera de experiente, pot fi tunele aerodinamice atmosferice sau    presurizate, de densitate variabila.

Pe langa tunelele aerodinamice descrise anterior s-au mai construit si unele cu destinatie speciala cum ar fi cele de vizualizare a curgerii, aeroacustice etc.

3s. ORGANIZARE CONSTRUCTIVA

Legat de principalele componente constructive ale tunelelor aerodinamice mentionate anterior se prezenta pe scurt cateva detalii in cele ce urmeaza:

Camera de experiente (testare): este zona unde se plaseaza modelul de studiat si in care se reproduc conditiile atmosferice in care acesta evolueaza in mod obisnuit. In sectiunea transversala camera de testare poate avea diferite forme, cele mai utilizate fiind (in functie de destinatia tunelului) cele dreptunghiulare, circulare, mai rar octogonale sau eliptice etc. Lungimea recomandata pentru camera de experiente este ( este diametrul hidraulic al sectiunii camerei de testare). In cazul unor lungimi mai mari, grosimea stratului limita poate influenta negativ precizia masuratorilor. In figura 3 sunt prezentate principalele caracteristici geometrice ale unei camere de experiente de sectiune rectangulara.

Fig. 3    Principalele caracteristici geometrice ale unei camere de experiente rectangulare

Difuzorul: este plasat dupa camera de experiente si trebuie astfel realizat incat sa nu se produca desprinderi ale curentului de aer de pe peretii acestuia. Pentru sectiuni circulare valoarea maxima recomandata a unghiul de evazare al peretilor este de aproximativ . Aceasta valoare poate ajunge la in cazul sectiunilor dreptunghiulare, unde cresterea sectiunii se realizeaza, frecvent, prin evazare intr-un singur plan, ca in cazul prezentat in figura 4. Caracteristicile geometrice ale unui astfel de difuzor sunt urmatoarele:

Fig. 4 - Principalele caracteristici geometrice ale difuzorului

Confuzorul: este plasat inaintea camerei de experiente si are rolul de a mari viteza curentului de aer la valoarea si de a micsora turbulenta in camera de experiente. Valorile recomandate ale gradului de convergenta sunt - raportul dintre aria sectiunii de intrare in confuzor si aria sectiunii de iesire din confuzor (respectiv de intrare in camera de experiente). Exista mai multe tipuri constructive de confuzoare, in figura 5 fiind prezentate principalele caracteristici geometrice ale unui confuzor cu variatie a sectiunii intr-un singur plan si curbura dubla, cu generatoare curbilinii. Principalele caracteristici geometrice ale unui astfel de confuzor sunt urmatoarele:

Fig. 5 - Principalele caracteristici geometrice ale unui confuzor cu variatie de sectiune intr-un singur plan si curbura dubla cu generatoare curbilinii

Reteaua de rectificare: este utilizata pentru micsorarea turbulentei curentului de aer si conducerea favorabila a acestuia spre alte componente de interes ale tunelului, precum confuzorul. Cele mai simple din punct de vedere constructiv sunt realizate din plase. Cele mai eficiente sunt cele din rigle de grosime constanta , ale caror ochiuri pot avea diferite forme, mai des intalnite fiind cele dreptunghiulare (vezi figura 6).

Fig. 6 - Principalele caracteristici geometrice ale unei retele de rectificare

Ventilatorul: reprezinta sursa de putere a instalatiei, asigurand circulatia aerului prin tunel. Pentru tunelele clasice mai des utilizate sunt cele axiale. Pentru diminuarea vartejurilor generate de rotorul ventilatorului se foloseste uneori solutia montarii succesive a doua ventilatoare identice ce se rotesc in sensuri contrare. Cel mai adesea se introduc pe circuitul tunelului retele de rectificare a curentului de aer, retele de profile etc. Se monteaza cat mai departe posibil de camera de experiente. In cazul in care turatia ventilatorului este constanta, debitul de aer se regleaza cu ajutorul unei vane.

Elemente de legatura: sunt necesare in general tunelelor in circuit inchis si fac legatura intre principalele elemente componente ale acestora. Sunt reprezentate cel mai adesea de coturi si corpuri de trecere de la un tip de sectiune la altul, ca de exemplu de la sectiunea circulara a ventilatorului la o sectiune de curgere dreptunghiulara, precum in figura 7.

Fig. 7 - Principalele caracteristici geometrice ale unui corp de trecere

In cazul coturilor, pentru reducerea rezistentei hidraulice, se recomanda echiparea acestora cu pale directoare. La coturile ai caror pereti nu sunt concentrici, acestea pot fi profilate aerodinamic (vezi figura 8.a), cilindrice de grosime constanta (vezi figura 8.b), sau concentrice subtiri pentru cele cu pereti concentrici (vezi figura 9).

Fig. 8 - Pale directoare in coturi ai caror pereti nu sunt concentrici

Fig. 9 - Principalele caracteristici geometrice ale unui cot de intoarcere cu pereti concentrici si pale directoare

In coturilor ai caror pereti nu sunt concentrici, palele directoare din acestea formeaza un gratar aerodinamic, care provoaca abaterea curentului de aer spre peretele interior, datorita fortelor aerodinamice ce se dezvolta pe acestea. In cazul alegerii corecte a dimensiunilor, numarului, unghiului de asezare si dupa caz, a profilului palelor directoare, abaterea curentului spre peretele interior preintampina desprinderea curentului de perete si formarea unei zone turbionare de recirculare.

Actiunea palelor concentrice se exprima mai ales prin aceea ca ele scindeaza cotul dat intr-un sir de coturi cu un grad mai mare de lungire a sectiunii transversale , ceea ce duce la micsorarea pierderilor de presiune.

Numarul normal de pale necesar obtinerii unei distributii uniforme a vitezei imediat dupa cot se determina din formula:

Amplasarea optima a palelor in coturi cu pereti concentrici se obtine daca: