Աերոդինամիկ թունելների տեսակները. հորիզոնական, ուղղահայաց, թեք

Աերոդինամիկ թունելի յուրաքանչյուր նախագիծ սկսվում է մի հարցով, որը թվում է պարզունակ, սակայն որոշում է հետագա ամեն ինչ. ո՞ր ուղղությամբ է շարժվում օդը:

Ճիշտ ընտրության դեպքում շենքը, էլեկտրամատակարարումը, չափիչ-կարգավորիչ սարքավորումները և բիզնես մոդելը կհամապատասխանեն մեկ հստակ ինժեներական նպատակի: Սխալվելու դեպքում դուք կստանաք մի կառույց, որը տեխնիկապես աշխատում է, բայց կոմերցիոն տեսանկյունից՝ ոչ. հետազոտական թունել, որը չի կարող ընդունել վճարող հաճախորդների, կամ թռիչքի խցիկ, որը չի կարող ապահովել հրապարակման ենթակա ճշգրիտ չափումներ:

Ներկայումս կիրառվող աերոդինամիկ թունելների երեք հիմնական տեսակները՝ հորիզոնական, ուղղահայաց և թեք, միևնույն ապրանքի երեք տարբեր չափսերը չեն: Դրանք ծառայում են տարբեր ֆիզիկական երևույթների, տարբեր հաճախորդների և եկամտի տարբեր մոդելների: Ահա թե ինչպես կարելի է որոշել, թե որն է իրականում անհրաժեշտ ձեր նախագծին:

1. Ինչ է իրականում որոշում հոսքի ուղղվածությունը

Հոսքի ուղղվածությունը որոշում է, թե ինչ կարող եք տեղադրել դրա մեջ:

Հորիզոնական թունելում փորձարկվող օբյեկտը պահվում է տեղում հատուկ ամրակների, հենասյուների կամ աերոդինամիկ կշեռքի միջոցով: Ձգողականությունն ազդում է հոսքին լայնակի, ոչ թե դրան հակառակ: Թունելի խնդիրն է ապահովել մաքուր, կրկնվող օդահոսք ֆիքսված մոդելի վրայով և թույլ տալ սարքավորումներին չափել կատարվող փոփոխությունները:

Ուղղահայաց թունելում օբյեկտը ոչինչ չի պահում: Օդն է այն կրում: Դիմադրությունը հավասարակշռում է քաշը, փորձարկվող օբյեկտը մարդու մարմինն է, և ամբողջ կոնտուրը գոյություն ունի օդի կայուն սյունը նպատակային արագության մի քանի տոկոսի սահմաններում պահպանելու համար, մինչ մարդը շարժվում է դրա ներսում:

Թեք թունելում հոսքը թեքված է այնպես, որ վերամբարձ ուժը և առաջընթաց շարժումը մոդելավորվում են միաժամանակ. ուղղահայաց բաղադրիչը կրում է քաշը, իսկ հորիզոնական բաղադրիչը վերարտադրում է սահասավառնումը:

Այդ մեկ ընտրությունն ազդում է ամեն ինչի վրա՝ խցիկի երկրաչափության, անվտանգության համակարգերի, օդափոխիչի հզորության, շենքի բարձրության, ապահովագրության, անձնակազմի և այն բանի վրա, թե ինչի համար կարող եք գումար գանձել:

2. Հորիզոնական աերոդինամիկ թունելներ. հետազոտական աշխատանքային ձի

Հորիզոնական թունելն օդը տեղափոխում է գետնին զուգահեռ՝ ֆիքսված հաջորդականությամբ. հոսքի հանգստեցման խցիկ՝ մեղրաբջջային ուղղիչով և ուղղիչ ցանցերով, սեղմման հատված, որն արագացնում և հարթեցնում է հոսքը, փորձարկման հատված, դիֆուզոր, որը վերականգնում է ճնշումը, և օդափոխիչ:

Գերիշխում են երկու ճարտարապետական լուծումներ: Բաց կոնտուրով (Էյֆել) թունելներն օդը քաշում են սենյակից, մեկ անգամ մղում այն և արտանետում. դրանք կոմպակտ են, ավելի էժան կառուցման համար, սակայն զգայուն են սենյակում կատարվող ցանկացած փոփոխության նկատմամբ: Փակ կոնտուրով (Գյոթինգեն) թունելներն օդը շրջանառում են փակ ցիկլով՝ անկյունային ուղղորդիչ թիակների միջոցով, ինչն ապահովում է հոսքի բարձր որակ, ջերմաստիճանի վերահսկում և շահագործման ծախսերի կտրուկ նվազում: Մենք մանրամասն անդրադարձել ենք այս փոխզիջմանը

[Article not found: closed-circuit-vs-open-circuit-wind-tunnels-for-research]

մասին հոդվածում:

Հորիզոնական թունելներն ունեն կիրառման ամենալայն շրջանակը բոլոր տեսակների մեջ.

Ավտոմոբիլային և մոտոսպորտ — աերոդինամիկ դիմադրություն, սեղմող ուժ, սառեցման հոսք և աերոակուստիկա, սովորաբար ճանապարհային պայմաններին համապատասխանող մինչև 250–300 km/h արագություններով, մեքենայի տակ շարժվող գետնի մակերևույթով:
Քաղաքացիական և կառուցվածքային ինժեներիա — սահմանային շերտի աերոդինամիկ թունելներ (BLWT)՝ երկար մուտքային հատվածով և խորդուբորդության տարրերով, որոնք վերարտադրում են մթնոլորտային քամու պրոֆիլը աշտարակների, կամուրջների և մարզադաշտերի տանիքների մասշտաբային մոդելների վրա:
Չափագիտություն և տրամաչափարկում — փոքր, ծայրահեղ ցածր տուրբուլենտությամբ թունելներ, որոնք օգտագործվում են անեմոմետրերի և հոսքի սենսորների տրամաչափարկման համար՝ համաձայն ISO 17025 և IEC 61400-12-1 ստանդարտների:
Ավիատիեզերական և ԱԹՍ-ների մշակում — մասշտաբային մոդելներ աերոդինամիկ կշեռքի վրա, կամ փոքր թռչող ապարատների իրական չափսերով փորձարկումներ՝ միացված պրոպելերներով:

Այն, ինչ հաճախորդն իրականում գնում է այստեղ, չափումն է՝ ուժեր և մոմենտներ կշեռքից, մակերևութային ճնշումներ, ակուստիկ քարտեզներ, հոսքի վիզուալիզացիա: Թունելը գործիք է, և այն գնահատվում է որպես այդպիսին՝ ըստ տուրբուլենտության ինտենսիվության, հոսքի միատեսակության, կրկնելիության և անորոշության:

3. Ուղղահայաց քամու թունելներ. մարդու մարմնի ազատ թռիչք

Ուղղահայաց թունելն անում է այն, ինչ ոչ մի հորիզոնական թունել չի կարող. այն պահում է մարդուն կայուն ազատ թռիչքի մեջ: Օդը շարժվում է դեպի վեր թռիչքի խցիկի միջով այնպիսի արագությամբ, որը համապատասխանում է թռչողի սահմանային արագությանը՝ մոտավորապես 180–200 km/h բելլի ֆլայ կատարող սկսնակի համար, և զգալիորեն ավելի բարձր՝ հեդ-դաուն ֆրիսթայլի համար, իսկ պրոֆեսիոնալ մակարդակի խցիկները նախագծված են դրանից շատ ավելի մեծ պաշարով:

Ժամանակակից կոմերցիոն նախագծերը փակ կոնտուրով կրկնակի ցիկլով համակարգեր են: Օդը դուրս է գալիս խցիկից, շրջվում է անկյունային ուղղորդիչ թիակների միջոցով, մղվում առանցքային օդափոխիչների կողմից և սեղմման հատվածով վերադառնում խցիկ: Շարժաբերի հզորությունը կտրուկ աճում է խցիկի տրամագծի մեծացմանը զուգահեռ. կոմպակտ մոդելներն աշխատում են մոտ 750 kW հզորությամբ օդափոխիչների հանգույցով, ստանդարտ կոմերցիոն միավորները՝ մոտ 1000 kW, պրոֆեսիոնալ միավորները՝ մինչև մոտ 1260 kW, իսկ որոշ մրցակից 14 ֆուտանոց ռեցիրկուլյատորներ սպառում են մինչև 1600 kW:

Հետևանքը, որը շատ սկսնակ ներդրողներ թերագնահատում են, այն է, որ շենքը թունելի մի մասն է: Փակ կոնտուրով ուղղահայաց թունելը բազմահարկ կառույց է՝ հատուկ բեռնվածքի ուղիներով, վիբրոիզոլյացիայով և ակուստիկ մշակմամբ: Կոմերցիոն ուղղահայաց թունելի մեր CAPEX բաշխման մեջ մասնագիտացված բետոնե և կառուցվածքային շինարարական աշխատանքները կազմում են ընդհանուր ներդրման 30–35%-ը, որը սովորաբար տատանվում է 4,5 մլն-ից մինչև 12 մլն+ դոլարի սահմաններում — տե՛ս

[Article not found: how-much-does-it-cost-to-build-a-vertical-wind-tunnel]

Հաճախորդների բազան ավելի լայն է, քան ենթադրում է «ինդոր սկայդայվինգ» տերմինը: Սպորտը և տուրիզմն ապահովում են կոմերցիոն մոդելը, սակայն նույն խցիկում մարզվում են ռազմական ազատ անկման թիմեր, ոստիկանական ստորաբաժանումներ և փրկարարական ջոկատներ — կիրառման դեպք, որը մենք լուսաբանում ենք

[Article not found: custom-vertical-wind-tunnels-military-freefall-halo-haho]

մասին հոդվածում:

4. Թեք աերոդինամիկ թունելներ. նորագույն ճյուղը

Թեք թունելը թեքում է հոսքը, սովորաբար 30°-ից 45° անկյան տակ: Ֆիզիկան պարզ տարրալուծում է, և այն ամբողջությամբ փոխում է փորձառությունը:

Ուղղահայաց բաղադրիչը շարունակում է հավասարակշռել թռչողի քաշը ճիշտ այնպես, ինչպես ուղղահայաց թունելում: Հորիզոնական բաղադրիչը — մոտ 90–130 km/h էտալոնային հաստատությունում — վերարտադրում է առաջընթաց սահասավառնումը: Առաջին անգամ վինգսյութի օդաչուն կարող է պահպանել կայուն սահասավառնում փակ տարածքում՝ միայն ընկնելու փոխարեն:

Ինժեներական տեսանկյունից սա երեքից ամենապահանջկոտն է: Աշխատանքային գոտին պետք է երկար լինի, քանի որ սահասավառնման համար տարածք է անհրաժեշտ. էտալոնային հաստատությունն ունի մոտ 10 մետր երկարությամբ խցիկ: Անկյունային ուղղորդիչ թիակներն աշխատում են ոչ ստանդարտ անկյունների տակ, ուստի թիակների երկրաչափությունը չի կարող պարզապես վերցվել ուղղահայաց դիզայնից՝ առանց ճնշման կորստի խնդիրը վերանայելու: Անվտանգության ցանցերը և կախոցային համակարգերն անհրաժեշտ են մեկից ավելի հարթություններում: Աշխարհում կան այս տեսակի ընդամենը մի քանի հաստատություններ, ինչն էլ հենց պատճառն է, որ նախագծման հարցերը դեռ բաց են — մենք ավելի խորն ենք ուսումնասիրում դրանք

[Article not found: inclined-wind-tunnel-engineering-design]

Գնորդները հանգստավայրերի և ժամանցային համալիրների կառուցապատողներն են, ովքեր փնտրում են իսկապես նոր ատրակցիոն, և մասնագիտացված ուսումնական կենտրոնները, որոնց անհրաժեշտ են գմբեթային և վինգսյութի հմտություններ՝ առանց ինքնաթիռի թռիչքային ժամեր վատնելու:

5. Ուղիղ համեմատություն

	Հորիզոնական	Ուղղահայաց	Թեք
Հոսքի ուղղությունը	Գետնին զուգահեռ	Դեպի վեր	Թեքված, սովորաբար 30°–45°
Ինչ է տեղադրվում հոսքի մեջ	Ֆիքսված մոդել կամ պլաներ կշեռքի վրա	Մարդու մարմինն ազատ թռիչքի մեջ	Մարդու մարմինը մոդելավորված սահասավառնման մեջ
Տիպիկ աշխատանքային արագություն	Մինչև 250–300 km/h (մինչձայնային հատված). հետազոտական տարբերակները շատ ավելի բարձր են	Մինչև ~320 km/h պրոֆեսիոնալ խցիկներում	~90–130 km/h հորիզոնական բաղադրիչ
Փորձարկման հատված	Փակ, բաց շիթով կամ ճեղքավոր. չափսերը հարմարեցված են մոդելին	Գլանաձև կամ ուղղանկյուն թռիչքի խցիկ	Երկար աշխատանքային գոտի, մոտ 10 մ էտալոնային հաստատությունում
Ազդեցությունը շենքի վրա	Երկար հիմք, չափավոր բարձրություն	Բազմահարկ. կառույցը կոնտուրի մի մասն է	Երկար հիմք գումարած բարձրություն. ամենադժվարն է տեղակայման համար
Շարժաբերի հզորություն (կոմերցիոն մասշտաբ)	Ամբողջությամբ կախված է հատվածի մակերեսից և նպատակային արագությունից	~750–1600 kW 12–17 ֆուտ դասի խցիկների համար	Համադրելի է մեծ ուղղահայաց միավորի հետ՝ բաշխված ավելի երկար կոնտուրի վրա
Ինչ է գնում հաճախորդը	Փորձարկման ժամեր և տվյալներ	Թռիչքի րոպեներ և մարզում	Թռիչքի րոպեներ, մարզում, նորարարություն
Հիմնական գնորդներ	Արտադրողներ, լաբորատորիաներ, համալսարաններ, սերտիֆիկացման մարմիններ	Օպերատորներ, հանգստավայրեր, զինված ուժեր, ոստիկանություն	Հանգստավայրերի կառուցապատողներ, մասնագիտացված ուսումնական կենտրոններ
Գնահատվում է ըստ	Տուրբուլենտության, միատեսակության, չափման անորոշության	Արագության կայունության, խցիկի հարմարավետության, անխափան աշխատանքի ժամանակի	Սահասավառնման իրատեսության, աշխատանքային գոտու երկարության, անվտանգության

6. Հինգ հարց, որոնք որոշում են տեսակը

1. Ի՞նչ է ֆիզիկապես տեղադրվում հոսքի մեջ: Մոդել, ամբողջական պլաներ, թե՞ մարդ: Միայն սա բացառում է երեք տարբերակներից երկուսը նախագծերի մեծ մասում:

2. Ձեզ թվե՞ր են պետք, թե՞ փորձառություն: Եթե արդյունքը հաշվետվության մեջ նշվող գործակից է, ձեզ անհրաժեշտ են չափիչ-կարգավորիչ սարքավորումներ, կրկնելիություն և հորիզոնական փորձարկման հատված: Եթե արդյունքը ժպտացող մարդ է, ով դուրս է գալիս, ձեզ անհրաժեշտ է թռիչքի խցիկ:

3. Ի՞նչ է թույլ տալիս տեղանքը: Հորիզոնական թունելները երկար են, ուղղահայաց թունելները՝ բարձր, թեք թունելները՝ երկուսն էլ: Առաստաղի բարձրությունը, հիմքի կրողունակությունը և հասանելի էլեկտրական հզորությունը սահմանափակում են ընտրությունն ավելի վաղ և ավելի խիստ, քան բյուջեն:

4. Ո՞վ է վճարում և ի՞նչ միավորի համար: Փորձարկման ժամ, թռիչքի րոպե, ուսումնական տեղ կամ հետազոտական դրամաշնորհ: Յուրաքանչյուրը ենթադրում է օգտագործման տարբեր պրոֆիլ, իսկ օգտագործումն ավելի շատ է ազդում էներգիայի ծախսերի վրա, քան տեղադրված հզորությունը:

5. Ի՞նչ պետք է չափվի: Աերոդինամիկ կշեռքը, ճնշման տվիչները, PIV կամ ակուստիկ զանգվածները յուրաքանչյուրն իրենց պահանջներն են դնում հատվածի երկրաչափության և հասանելիության վրա: Չափիչ-կարգավորիչ սարքավորումների հետագա վերազինումն այնպիսի խցիկում, որը երբեք նախատեսված չի եղել դրա համար, սա բացահայտելու ամենաթանկ ճանապարհն է:

7. Ուր են իրականում գնում գումարները

Երկու որոշումներ գերիշխում են շահագործման ողջ ժամկետի ծախսերի վրա, և դրանցից ոչ մեկը բուն թունելի տեսակը չէ:

Կոնտուրը: Փակ կոնտուրով թունելը վերաօգտագործում է արդեն իսկ ցիկլում առկա կինետիկ էներգիան՝ սենյակի օդը դադարի վիճակից արագացնելու փոխարեն: Նույն չափի և օդի արագության դեպքում այդ տարբերությունը կազմում է էլեկտրաէներգիայի հաշվի մոտ 60–70%-ը: Մի քանի տարվա ընթացքում այն կարող է գերազանցել շինարարության գնային տարբերությունը:

Սառեցման ռազմավարությունը: Օդափոխիչի ողջ էներգիան վերածվում է օդի ջերմության, և այն պետք է ինչ-որ տեղ գնա: Մեխանիկական չիլլերներն ավելացնում են հաստատության էլեկտրաէներգիայի հաշվի մոտ 20–30%-ը, իսկ օդատարի ներսում տեղադրված ռադիատորային ջերմափոխանակիչները ստեղծում են ճնշման անկում, որը կարող է վատնել օդափոխիչի հզորության մինչև 30%-ը՝ պարզապես հաղթահարելով դիմադրությունը: Պասիվ օդափոխությունը, որտեղ կլիման թույլ է տալիս, ապահովում է մինչև 60% խնայողություն սառեցման վրա — ամբողջական թվաբանությունը ներկայացված է

[Article not found: energy-consumption-of-wind-tunnels-how-to-cut-costs]

մեջ:

Տեղադրված հզորությունը տեխնիկական բնութագիր է: Էներգիայի արժեքը կախված է նրանից, թե ինչպես եք իրականում շահագործում հաստատությունը — ահա թե ինչու օգտագործման իրատեսական պրոֆիլը պետք է քննարկվի նախագծման առաջին, այլ ոչ թե վերջին փուլում:

8. Հինգ սխալ, որոնք մենք շարունակ տեսնում ենք

Տեսակի ընտրությունն ըստ բյուջեի: Բյուջեն որոշում է չափը, ոչ թե ուղղվածությունը: Սխալ տեսակի էժան թունելն ունի զրոյական մնացորդային արժեք:
Ենթադրել, որ ուղղահայացը նշանակում է ժամանց: Մեր կառուցած ուղղահայաց թունելների ամենախիստ տեխնիկական պահանջներից մի քանիսը նախատեսված են ռազմական և ոստիկանական մարզումների, այլ ոչ թե զբոսաշրջիկների համար:
Շինարարական աշխատանքների թերագնահատում: Կոմերցիոն ուղղահայաց թունելում կառույցը և բետոնը կազմում են բյուջեի մեկ երրորդը: Շենքին որպես «սարքավորումների շուրջ պատյան» վերաբերվելը վաղաժամ խաթարում է ֆինանսական մոդելը:
Արագության գնում, որը երբեք չի օգտագործվելու: Առավելագույն արագությունը մեծացնում է օդափոխիչի հզորությունը, տրանսֆորմատորի չափը և ցանցին միանալու արժեքը: Սահմանեք այն ըստ իրական թռիչքի կամ փորձարկման պրոֆիլի, այլ ոչ թե մրցակցի բրոշյուրի:
Չափիչ-կարգավորիչ սարքավորումների թողնելը մինչև շահագործման հանձնումը: Կշեռքները, տրավերսները և օպտիկական հասանելիությունը պետք է առկա լինեն աերոդինամիկ դիզայնում, այլ ոչ թե ամրացվեն հետագայում:

9. Ընտրություն վստահությամբ

Գոյություն չունի «լավագույն» աերոդինամիկ թունելի տեսակ — կա տեսակ, որը համապատասխանում է ձեր հոսքի մեջ գտնվող օբյեկտին, ձեր ունեցած տեղանքին և այն եկամտին, որը մտադիր եք վաստակել: Հորիզոնական թունելները վաճառում են չափումներ: Ուղղահայաց թունելները վաճառում են թռիչք: Թեք թունելները վաճառում են սահասավառնում, որը մինչև վերջերս գոյություն ուներ միայն դրսում:

Եթե դուք արդեն գիտեք, թե ինչ պետք է տեղադրվի օդահոսքի մեջ, տեսակը սովորաբար որոշվում է մեկ ինժեներական զրույցի ընթացքում: Եթե դուք դեռ ծանրութեթև եք անում տարբերակները, առաջ շարժվելու ամենաարագ ճանապարհը տեխնիկական բնութագրերի վերանայումն է. հասանելի տեղանք, նպատակային արագություն, աշխատանքային գոտու չափ և այն, ինչ պետք է չափվի:

Խոսեք մեր ինժեներական թիմի հետ — մենք նախագծում, արտադրում, տեղադրում և շահագործման ենք հանձնում հատուկ աերոդինամիկ թունելներ բոլոր երեք ճարտարապետություններով՝ կրելով միանձնյա պատասխանատվություն՝ հայեցակարգից մինչև հանձնում:

Աղբյուրներ և նշումներ

Շարժաբերի հզորության դասերը (750 kW / 1000 kW / 1260 kW, մրցակից 14 ֆուտանոց ռեցիրկուլյատորները՝ մինչև 1600 kW), CAPEX-ի միջակայքը՝ 4,5 մլն-ից մինչև 12 մլն+ դոլար, և կառուցվածքային շինարարական աշխատանքների 30–35% մասնաբաժինը TunnelTech-ի նախագծային տվյալներն են, որոնք համապատասխանում են մեր հրապարակած CAPEX-ի և էներգիայի վերաբերյալ հոդվածներին:
Էներգիայի ցուցանիշները — 60–70% խնայողություն փակ կոնտուրի համար, 20–30% չիլլերի լրացուցիչ ծախս, օդատարի ներսում ջերմափոխանակիչների պատճառով օդափոխիչի հզորության մինչև 30% կորուստ, պասիվ օդափոխությունից սառեցման մինչև 60% խնայողություն — վերցված են նույն ներքին տվյալների բազայից:
Վինգսյութի հորիզոնական բաղադրիչի արագությունը (մոտ 90–130 km/h) և աշխատանքային գոտու երկարությունը (մոտ 10 մ) արտացոլում են այս տեխնոլոգիայի համար հրապարակված էտալոնային հաստատությունը. դիտարկեք որպես ընթացիկ թեք թունելների հայեցակարգերի ցուցիչ, այլ ոչ թե ֆիքսված տեխնիկական բնութագիր, և հաստատեք կոնկրետ նախագծի հետ նախքան գնանշելը: Տե՛ս մեր հոդվածը