Como a velocidade do vento é escalada em testes de túnel de vento?

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Digamos que você tenha um modelo em escala de 1: 10 do tamanho da coisa real. Você quer testar isso em um túnel de vento.

Você também reduz a velocidade do vento 10x? Por que ou por que não? Eu acho que tem que ser reduzido para obter os resultados certos para coisas como a velocidade da ponta da hélice.

Editar: vi essa questão . Poderia ser uma duplicata, exceto que eu não vi uma resposta para a minha preocupação lá. Eu quero saber se os windspeeds são escalados para baixo em um windtunnel, considerando que aquele pergunta como os windtunnels são usados geralmente e não parecem mencionar nenhuma escalação de windspeeds.

    
por DrZ214 31.05.2018 / 09:53

2 respostas

Para alcançar as mesmas condições de fluxo, você precisa combinar vários números de similaridade . O mais importante expressa a razão entre forças inerciais e forças viscosas dentro de um fluido e é chamado número de Reynolds (Re):

$$ \ text {Re} = \ frac {v \ cdot l \ cdot \ rho} {\ mu} $$ Nomenclatura:
$ \ kern4mm v \ kern6mm $ velocidade de fluxo
$ \ kern4mm l \ kern7mm $ comprimento característico ao longo do caminho de fluxo, como acorde de asa
$ \ kern4mm \ rho \ kern6mm $ fluid density
$ \ kern4mm \ mu \ kern6mm $ viscosidade dinâmica do fluido

O próximo da lista é a relação entre a velocidade do fluxo e a velocidade do som no fluido e é chamada número Mach (Ma): $$ \ text {Ma} = \ frac {v} {a} $$ Nomenclatura:
$ \ kern4mm a \ kern6mm $ velocidade do som

Outros dependem da natureza do fluxo - se o derramamento de vórtice oscilante estiver envolvido, o número de Strouhal também precisa ser observado, com elásticos oscilações o Número de Froude ou com transferência de calor Número de Prandtl .

No seu caso de um modelo 1:10, a velocidade de fluxo precisa ser aumentada em dez vezes para corresponder ao número de Reynolds. No entanto, isso o colocará em conflito com o número Mach, porque o fluxo mais rápido provavelmente já será supersônico. Esse problema é discutido em detalhes em este e resposta vinculada , no entanto, o conhecimento da influência de a velocidade do fluxo é presumida implicitamente.

Normalmente, em um teste de túnel de vento, a velocidade do fluxo é baixa demais para a escala correta (o que significa que as forças viscosas são mais altas em proporção às forças inerciais) e as conseqüências dessa incompatibilidade precisam ser cobertas por fatores de correção .

Não há necessidade de escalar forças corretamente. Os modelos Wintunnel eram pendurados em fios que eram conectados a escalas para medir forças e agora são montados em uma picada , a flexão de que é capturado por strain gages ou um equilíbrio interno. Somente os modelos usados em túneis de queda livre para pesquisa de rotação criará tanto impulso quanto eles pesam. As forças medidas são usadas para calcular coeficientes , números adimensionais que são normalizados para velocidade e tamanho. Quando multiplicado pela velocidade e tamanho do original, os coeficientes (corrigidos) produzirão as forças e momentos reais.

    
02.06.2018 / 02:11

Isso realmente depende de quais dados são necessários e das condições para as quais você precisa.

Digamos que você queira testar um modelo de aeronave em escala em um túnel de vento para prever as forças de sustentação da aeronave em tamanho real durante o vôo.

$ Lift = q S C_L $

A pressão dinâmica $ q = \ frac {1} {2} \ rho v ^ 2 $

$ S $ é a área da planificação

$ C_L $ é o coeficiente de elevação

$ \ rho $ é a densidade do ar

$ v $ é a velocidade do ar

O que você realmente quer testar é o coeficiente de sustentação - você pode usar isso para calcular a força de sustentação durante o vôo para uma determinada pressão dinâmica e área de planos.

O coeficiente de elevação varia de acordo com o número de Reynolds e o número Mach - estas são as quantidades que você deseja combinar.

Assim, você não reduzirá a velocidade do vento 10x - mas será diferente da velocidade do vento em escala de voo, porque as condições do ambiente são diferentes entre o túnel de vento e o vôo em uma altitude. A velocidade do vento será alterada para fornecer os Reynolds & Números de Mach.

    
31.05.2018 / 16:57