rüzgar tüneli testleri wınd tunnel testıng

4.
RÜZGAR TÜNELİ TESTLERİ
WIND TUNNEL TESTING
Rüzgar tünellerinde cisimlerle havanın etkileşimi çok hızlı ve güvenilir bir şekilde incelenebilir.
Havada hareket eden ya da bir hava akımının etkisinde kalan her türlü araç ve yapıların üzerine,
aerodinamik kuvvet ve momentler etki eder. Bu kuvvet ve momentlerin bulunması, akım şeklinin ve
yapısının belirlenmesi, tasarım açısından büyük önem taşır.
In wind tunnels, the interaction of the objects with air can be observed. All the aero vehicles and the
vehicles or structures having interaction with the air, are effected from the aerodynamic forces and
moments. The determination of these forces, moments, flow configuration and physique are very
significant for the designers.
www.sage.tubitak.gov.tr/aerodinamik/art.asp
38
39
Uçak, helikopter, paraşüt,
balon gibi hava taşıtları ile
otomobil, kamyon, otobüs,
motorsiklet gibi kara
taşıtlarının aerodinamik
özelliklerinin incelenmesi;
özellikle hava akımının
yüksek binalara etkisinin
bulunması, çanak anten,
kule, köprü, şemsiye, kask
gibi cisimlerin hava ile
etkileşimlerinin belirlenmesi,
fırtına ortamında
dayanımlarının incelenmesi
gibi pek çok deney rüzgar tünellerinde yapılabilir.
Bu amaçla, 1946-1950 yılları arasında kurulan
ve 1993-1998 yılları arasında TÜBİTAK-SAGE
tarafından bakım, onarım ve yetenek arttırımı
yapılan Ankara Rüzgar Tüneli (ART), düşük ses
altı hızlarda çalışan, kapalı devre, yatay döngülü,
atmosferik kapalı, test odasına sahip bir rüzgar
tünelidir. Test odası genişliği 3.05 m, yüksekliği
2.44 m, uzunluğu 6.10 m’dir. Tünel döngüsü
betonarme olup test odası ahşaptır. Test odası
içinde 90 m/s (324 km/saat) hıza ulaşılmaktadır.
ART’de deneyi yapılacak cismin kendisi veya
ölçekli modeli deneyin yapıldığı test odasına
monte edilir, 324 km/saat hıza kadar istenen hızda
rüzgar verilir, model istenen açıya getirilir, dış
balans veya iç balans sistemleri ile kuvvet ölçüm
veya akımın incelenmesi için değişik tekniklerle
akım görüntüleme testleri yapılır.
4.1. Yük Ölçüm Testi
Aerodinamik yüklerin belirlenmesi gerektiğinde
yük ölçüm testleri yapılır. Farklı hız, açı ve
model konfigürasyonlarında modele etkiyen
aerodinamik kuvvetleri bulmak için dış balans
ve iç balanslardan faydalanılır. Tüm balanslar
aerodinamik kuvvetlerin ölçülmesi için kullanılır
ancak dış balans sistemi test odasının dışında
yer alırken farklı çap ve kapasitelere sahip iç
balanslar modelin içinde yer alır. Tüm balanslar
6 bileşenlidir. Test edilecek cisimin geometrik
ve aerodinamik özelliklerine göre hangi balansın
kullanılacağına test öncesi yapılacak analizlere
göre karar verilir.
Teknik Özellikler
• Dış balans sistemi
• İç balans sistemi (2 adet)
Balans sistemleri, -10 ile +45 °C sıcaklık değerleri
arasında çalışmaktadır. Yük aralıkları ve çalışma
prensipleri farklıdır. Üç balans sistemi de 3 kuvvet
- 3 moment olmak üzere altı aerodinamik kuvvetmoment bileşenini ölçebilmektedir. Kuvvet ve
özellikle moment değerleri modelin ölçeğine ve
bütünleme şekline bağlıdır.
Test öncesi hazırlıklarda ART personeli
tarafından gerekli bilgi ve mühendislik desteği
sağlanmaktadır.
40
In wind tunnels, the
aerodynamic properties
of the aero vehicles like
airplane, helicopter,
parachute, balloon etc.,
and the land carriers
like automobiles, trucks,
buses, and the interaction
of the buildings, towers,
bridges with the air can be
determined.
Ankara Wind Tunnel (AWT),
which was established
between 1946-1950 and repaired by TÜBİTAKSAGE between 1993-1998, is a closed circuit,
horizontal loop, low speed wind tunnel with a
closed atmospheric test section. Test section size
is 3.05 m X 2.44 m X 6.10 m in width, height and
length, respectively. In the test room the flow
velocity can reach up to 90 m/s (324 km/h). The
full sized object or the scaled model is assembled
to the test section. The flow velocity can be
supplied up to 324 km/h. The tested object can
be positioned to required angle and with the help
of internal and external balance systems the load
measurement or the flow observation can be
carried out with diverse techniques.
4.1. Load Measurement Test
Load measurement tests are carried out when the
determination of aerodynamic loads is required.
External and internal balances are used to obtain
the aerodynamic forces with different speeds,
model angles or model configurations. Both type
of balances are used for the determination of
aerodynamic forces. While the external balance
system is taken place at the outside of the test
room, the internal balance system, with different
size and load capacity, is taken place in the test
room inside the model. Both balances have 6
components. The selection of which balance is
going to be used is done after an analysis before
the test according to the geometry and the
aerodynamic properties of the material that is
going to be tested.
Technical Specifications
• External balance system
• Internal balance system (2 units).
The balance systems can operate between -10
and +45 °C. For each balance system, the load
capacity and the working principle are different.
All balance systems have the ability of measuring
three aerodynamic forces and three aerodynamic
moment coefficients. The force and the moment
values depend on the scale of the model and the
completion of the model.
Required engineering support is given by AWT
staff before the tests.
41
3
2
4
Uygulamalar
Applications
Genellikle alüminyum, çelik, kompozit veya ahşap
Generally aluminum, steel, composite or wooden
malzemeler rüzgar tüneli modelleri ile kullanılır.
materials are used as wind tunnel model materials.
Model üzerine etkiyen yerçekimi kuvveti ve
Selection should be done in such a way that,
aerodinamik kuvvetleri taşıyacak, test esnasında
it should withstand to the aerodynamic and
en az şekil değiştirecek ve herhangi bir şekilde
gravitational forces, and it should have minimum
bir parça kopması sonucu modele ve tünele zarar
vermeyecek şekilde malzeme seçimi yapılarak
uygun tasarım ve doğrulama metodlarının
kullanılması gerekir. Testin içeriğine göre model
malzemesi seçimi için mühendislik çalışması
yapmak gerekmektedir.
1
to the model or to the tunnel. In the selection
of the wind tunnel materials, proper design and
verification methods should be used.
7
4.2. Flow Visualization Test
4.2. Akım GörüntülemeTesti
6
These tests are carried out when the visualization
Akış özelliklerinin belirlenmesi ve görüntülenmesi
flow and the determination of the flow properties
gerektiğinde uygulanır. Akış özellikleri tespit
are required to figure out the aerodynamic
edilerek varsa aerodinamik uyumsuzluklar bulunur.
incompatibilities. In Ankara Wind Tunnel the flow
ART’de duman, yağ ve iplikçik metodu ile akım
visualizations tests can be performed with the
görüntüleme testleri yapılabilir.
smoke, oil or tuft methods.
1
Kullanılan Cihaz ve Malzemeler
Equipments and Materials
2 Çıkış dağıtıcısı ve metal elek
Genişleme açısı: 3-5˚ Uzunluk: 8.7 m
2 First diffuser and safety screen
Diffuser angle: 3-5˚ Length: 8.7 m
DANTEC marka duman makinası, naylon iplikçik ve
Smoke generator (DANTEC model), nylon light
iplikçik hazırlama tezgahı, farklı akışkanlıkta yağ ve
yarn, tuft board, oil (with different viscosities) and
kaolin malzemesi.
kaolin materials.
3 Birinci iki sıra dönme kanatçıkları İlk iki köşede
hücum kenarı beton, firar kenarı ahşap.
3 Turning vanes (first two lines) Airfoil shaped.
The leading edges are concrete, the trailing
edges are wooden.
Uygulamalar
Genellikle alüminyum, çelik, kompozit veya ahşap
malzemeler rüzgar tüneli modelleri ile kullanılır.
Model üzerine etkiyen yerçekimi kuvveti ve
aerodinamik kuvvetleri taşıyacak, test esnasında
en az şekil değiştirecek ve herhangi bir şekilde
bir parça kopması sonucu modele ve tünele zarar
42
8
5
deformation while testing to eliminate the damage
Applications
Generally aluminum, steel, composite or wooden
materials are used as wind tunnel model materials.
Material selection should be done in such a way
that it should be withstand to the aerodynamic
Deney odası Boyutlar: 3.05 m x 2.44 m x 6.1 m
4 Pervane ve doğrultucu kanatçıklar 5 m çaplı
pervane 220mm çaplı mil üzerinde 1000
BG (750 kW) gücündeki doğru akım motoru ile
600 devir/ dakika; 7 adet doğrultucu kanatçık.
5 İkinci dağıtıcı Genişleme açısı: 8˚
Uzunluk: 24.5 m
and gravitational forces, and it should have
vermeyecek şekilde malzeme seçimi yapılarak
minimum deformation while testing to eliminate
uygun tasarım ve doğrulama metodlarının
the damage to the model or to the tunnel. In the
kullanılır. Akım görüntüleme testleri yapılacaksa
selection of the materials, proper design and
modelin siyah renge boyanması gerekmektedir.
verification methods should be used. When a flow
Testin içeriğine göre model malzemesi seçimi için
visualization test is going to be done, the model
mühendislik çalışması yapmak gerekmektedir.
should be painted in black.
6 İkinci iki sıra dönme kanatçıkları Aynı kesitli 22
dönme kanatçığı, hücum kenarı beton, firar
kenarı ahşap malzeme
7 Akım düzenleyici perdeler Toplayıcıdan önce
1 m aralıklı 3 adet, metal
8 Dinlenme odası ve toplayıcı (daralma konisi)
Daralma oranı: 7.5
1
Test room Dimensions: 3.05 m x 2.44 m x 6.1 m
4 Propeller and guide vanes 5 m diameter
propeller on a shaft with 220 mm diameter.
Direct current engine with 1000 BG (750 kW)
power and 600 rev/min, 7 guide vanes.
5 Second diffuser Diffuser angle: 8˚
Length: 24.5 m
6 Turning vanes (second two lines) Airfoil
shaped. The leading edges are concrete, the
trailing edges are wooden.
7 Turbulence screens 3 metal items with 1 m
interval before the contraction cone
8 Settling chamber and contraction cone
Contraction ratio: 7.5
43