- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
В своей недавней статье [1] про ультразвуковые метео-измерения, я рассказывал про оборудование для метеорологии, которое с успехом используется для регистрации основных метеорологических характеристик, таких как температура, давление, влажность, скорость и направление ветра и только вскользь затронул вопросы настройки и испытания этих приборов. Основной же задачей для такого типа оборудования является, в первую очередь, точное измерение скорости ветра. Но как смоделировать воздушный поток в достаточно широких пределах? Решением проблемы является создание аэродинамической трубы. Казалось бы, что проще сделать такую установку? Ставь мощный вентилятор и готово! Однако, не все так просто! Давайте более внимательно рассмотрим работу аэродинамической трубы и её устройство. А для большей наглядности я приехал в один из томских [2] Институтов Академии наук, где по моей просьбе показали и включили аэродинамическую трубу и я снял небольшое 3-х минутное видео её работы для читателей GeekTimes
Аэродинамическая труба — техническое устройство, предназначенное для моделирования мощных воздушных потоков и воздействия этих потоков на различные предметы. Применение труб в аэродинамике базируется на принципе обратимости движений [3] и теории подобия [4]физических явлений. Объектами испытаний в аэродинамических трубах являются модели натурных летательных аппаратов или их элементов, а также различные метеорологические приборы, автомобили и т.п.
В нашем же случае в аэродинамической трубе тестируется ультразвуковые метеостанции [1], которые должны регистрировать скорость ветра вплоть до 50-60 м/с. Так выглядит труба, о которой я пишу в этой статье.
Шестьдесят метров в секунду — очень серьезный воздушный поток. Создается поток, конечно, при помощи всасывающего устройства — ракушки с приводом от мощного электродвигателя.
Однако, это позволяет создать относительно не большие потоки воздуха и самое главное — поток будет не равномерный, как говорят физики — не ламинарный. В нем будут присутствовать турбулентности, которые будут искажать качество потока. Как решить эту проблему?
Для того, чтобы внутри трубы создать качественный воздушный поток (т.е. обеспечить ламинарное течение [5] воздуха), необходимо его разбить на множество мелких потоков. Делается это при помощи вот такой конструкции.
Это своеобразное воздушное забрало, в которое врывается воздух и проходит через тысячи отверстий, на подобие сетки (или пчелиных сот) с очень крупным шагом.
В результате поток воздуха становится более упорядоченный (рисунок сверху), по сравнению с исходным — турбулентным (рисунок ниже).
Эта массивная металлическая конструкция называется ханикомб. От англ. Honeycombs — вытертости под сгибами колен джинс сзади, действительно чем-то напоминают пчелиные соты. Источник [6]
Но каким не был бы мощным двигатель, не всегда удается развить необходимый воздушный поток при условии сохранения его ламинарности. Иногда приходится ускорять поток принудительно. Для этого используется воздушное сопло [7]. Этот узел в определенных пределах, но очень эффективно ускорят воздушный поток до необходимых скоростей воздуха. Однако, чтобы такое ускорение случилось — необходим перепад давления. Для этого после ханикомба устанавливают камеру разряжения (форкамеру), где такой перепад обеспечивается, затем ускоренный поток идет в рабочую зону аэродинамической трубы, где он направляется на исследуемый объект.
В общем устройство по своему принципу действия достаточно простое, но требует качественного изготовления всех узлов, четкого соблюдения геометрических характеристик, качества внутренних поверхностей, где не допускаются выступы, скосы, не обработанные сварные швы и т.д. В идеале внутренняя поверхность трубы должна быть полностью отполирована. Ну а как работает труба — прошу посмотреть 3-х минутное видео. Кстати, это совсем небольшая аэродинамическая труба. Малютка. Её полезный рабочий объем — 40Х40 см. Но это позволяет тестировать большинство метеорологических приборов, таких как этот
Аэродинамические трубы чрезвычайно металлоёмки, поэтому цена такого оборудования нелинейно зависит от размеров рабочей области и может достигать под час и миллионов долларов!
Всем хорошего дня!
Автор: Uris
Источник [8]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/fizika/210402
Ссылки в тексте:
[1] статье: https://geektimes.ru/post/282228/
[2] томских: http://imces.ru
[3] обратимости движений: http://old.as-club.ru/kurs3/aero/html/kurs_510_0.html
[4] подобия : https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D1%8F
[5] ламинарное течение: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%82%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
[6] Источник: http://denimhead.ru/articles/fejding/
[7] сопло: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%BE
[8] Источник: https://geektimes.ru/post/282224/
Нажмите здесь для печати.