Салхин хонгилын төрлүүд: Хэвтээ, босоо, налуу

Салхин хонгилын төсөл бүр энгийн мэт сонсогдох боловч дараагийн бүх зүйлийг шийддэг нэг асуултаас эхэлдэг: агаар аль чиглэлд хөдөлдөг вэ?

Үүнийг зөв шийдвэл барилга, цахилгаан хангамж, хэмжилт-хяналтын хэрэгсэл болон бизнесийн загвар нь инженерийн нэг тодорхой зорилгын дор нэгддэг. Буруу шийдвэл техникийн хувьд ажилладаг боловч арилжааны хувьд ашиггүй байгууламжтай болно — төлбөр төлсөн үйлчлүүлэгчдийг хүлээж авах боломжгүй судалгааны хонгил, эсвэл нийтлэхүйц хэмжилт гаргаж чаддаггүй нисэлтийн камертай болно гэсэн үг.

Өнөө үед ашиглагдаж буй салхин хонгилын үндсэн гурван төрөл болох хэвтээ, босоо болон налуу хонгилууд нь нэг бүтээгдэхүүний гурван өөр хэмжээ биш юм. Тэдгээр нь өөр өөр физик хууль, өөр өөр харилцагчид болон өөр өөр орлогын загварт үйлчилдэг. Таны төсөлд аль нь яг хэрэгтэйг хэрхэн тодорхойлохыг эндээс үзнэ үү.

1. Урсгалын чиглэл юуг шийддэг вэ

Урсгалын чиглэл нь түүнд юу байрлуулж болохыг тодорхойлдог.

Хэвтээ хонгилд туршиж буй биетийг бэхэлгээ, тулгуур эсвэл хүчний жинлүүрээр тогтоодог. Таталцлын хүч нь урсгалын эсрэг биш, харин хөндлөн чиглэлд үйлчилнэ. Хонгилын үүрэг бол бэхлэгдсэн загвар дээгүүр цэвэр, давтагдах агаарын урсгалыг дамжуулж, юу болж байгааг хэмжилт-хяналтын хэрэгслээр хэмжих боломжийг олгох явдал юм.

Босоо хонгилд биетийг юу ч барьдаггүй. Агаар түүнийг өргөдөг. Эсэргүүцлийн хүч нь жинг тэнцвэржүүлж, туршилтын объект нь хүний бие байх бөгөөд бүхэл бүтэн контур нь хүн дотор нь хөдөлж байх үед агаарын тогтвортой баганыг зорилтот хурдны хэдхэн хувийн хэлбэлзэлтэйгээр хадгалахын тулд оршдог.

Налуу хонгилд урсгалыг хазгайруулсан байх тул өргөх хүч болон урагшлах хөдөлгөөнийг нэгэн зэрэг дуурайлган үзүүлдэг — босоо бүрэлдэхүүн хэсэг нь жинг өргөж, хэвтээ бүрэлдэхүүн хэсэг нь гулсалтыг бий болгодог.

Энэхүү ганц сонголт нь бүх зүйлд нөлөөлдөг: камерын геометр, аюулгүй байдлын систем, сэнсний чадал, барилгын өндөр, даатгал, боловсон хүчин болон юуны төлөө төлбөр авах зэрэгт шууд нөлөөлнө.

2. Хэвтээ салхин хонгил: судалгааны гол хэрэгсэл

Хэвтээ хонгил нь агаарыг газартай параллель чиглэлд тогтсон дарааллаар хөдөлгөдөг: зөгийн сархинаг болон шулуутгах тор бүхий урсгал тайвшруулах камер, урсгалыг хурдасгаж жигд болгодог нарийсгалтын хэсэг, туршилтын хэсэг, даралтыг сэргээдэг диффузор, мөн сэнс.

Хоёр төрлийн архитектур давамгайлдаг. Нээлттэй контурын (Эйфелийн) хонгилууд нь өрөөнөөс агаар сорж, нэг удаа түлхэж гаргадаг — авсаархан, барихад хямд боловч өрөөний нөхцөл байдалд мэдрэмтгий байдаг. Хаалттай контурын (Гөттингений) хонгилууд нь булангийн эргүүлэх чиглүүлэгч ирүүд бүхий гогцоогоор агаарыг дахин эргэлдүүлдэг бөгөөд энэ нь урсгалын чанар, температурын хяналтыг сайжруулж, ашиглалтын зардлыг эрс бууруулдаг. Бид энэхүү харьцуулалтын талаар

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

нийтлэлдээ дэлгэрэнгүй авч үзсэн.

Хэвтээ хонгилууд нь бусад бүх төрлөөс хамгийн өргөн хүрээний хэрэглээг хамардаг:

Автомашин болон авто спорт — эсэргүүцэл, доош дарах хүч, хөргөлтийн урсгал болон аэроакустик, ихэвчлэн тээврийн хэрэгслийн доорх хөдөлгөөнт газрын гадаргуутай, 250–300 km/h хүртэлх замд нийцэх хурдтайгаар туршигддаг.
Иргэний болон бүтцийн инженерчлэл — цамхаг, гүүр, цэнгэлдэх хүрээлэнгийн дээврийн масштабтай загварууд дээгүүрх атмосферийн салхины профайлыг дахин бүрдүүлдэг, урт өгсөх урсгал болон барзгар элементүүд бүхий хил давхаргын салхин хонгилууд (BLWT).
Метрологи болон шалгалт тохируулга — ISO 17025 болон IEC 61400-12-1 стандартын дагуу анемометр болон урсгал мэдрэгчийг тохируулахад ашигладаг жижиг, маш бага турбулент байдалтай хонгилууд.
Агаар сансар болон Нисгэгчгүй нисэх төхөөрөмжийн (UAV) хөгжүүлэлт — хүчний жинлүүр дээрх масштабтай загварууд, эсвэл сэнс нь ажиллаж буй бүрэн хэмжээгээр туршигддаг жижиг нисэх онгоцны их бие.

Энд харилцагчийн худалдаж авч буй гол зүйл бол хэмжилт юм: жинлүүрээс ирэх хүч ба момент, гадаргуугийн даралт, акустик газрын зураг, урсгалын дүрслэл. Хонгил бол хэмжих хэрэгсэл бөгөөд түүнийг яг л хэрэгсэл шиг үнэлдэг — турбулентын эрчим, урсгалын жигд байдал, давтагдах байдал болон тодорхойгүй байдлаар нь дүгнэдэг.

3. Босоо салхин хонгил: хүний биеийн чөлөөт нисэлт

Босоо хонгил нь ямар ч хэвтээ хонгилын хийж чадахгүй зүйлийг хийдэг: хүнийг тогтвортой чөлөөт нисэлтэд барьдаг. Агаар нь нисэлтийн камер дундуур дээш чиглэн, нисэгчийн эцсийн хурдтай тэнцэх хурдаар хөдөлдөг — бэлли флай хийж буй анхлан суралцагчийн хувьд ойролцоогоор 180–200 km/h, хеддаун фристайл хийхэд үүнээс хамаагүй илүү хурд шаардагдах бөгөөд мэргэжлийн түвшний камерууд нь үүнээс ч илүү нөөц хурдтай байхаар тодорхойлогддог.

Орчин үеийн арилжааны загварууд нь хаалттай контурын (рециркуляцтай) давхар гогцоот системүүд юм. Агаар камераас гарч, булангийн эргүүлэх чиглүүлэгч ирүүдээр эргэж, тэнхлэгийн сэнсээр хөтлөгдөн, нарийсгалтын хэсгээр дамжин камер руу буцаж ирдэг. Хөтлөгчийн чадал нь камерын диаметрээс хамааран огцом өсдөг: авсаархан загварууд нь ойролцоогоор 750 kW чадалтай сэнсний угсралт дээр ажилладаг бол стандарт арилжааны нэгжүүд 1000 kW орчим, мэргэжлийн нэгжүүд 1260 kW хүртэл, харин өрсөлдөгчдийн зарим 14 фут рециркуляторууд 1600 kW хүртэл чадал зарцуулдаг.

Анх удаа хөрөнгө оруулалт хийж буй хүмүүсийн дутуу үнэлдэг гол үр дагавар бол барилга нь хонгилын нэг хэсэг байдаг явдал юм. Хаалттай контурын босоо салхин хонгил нь тодорхой ачааллын зам, чичиргээ тусгаарлагч болон акустик боловсруулалт бүхий олон давхар байгууламж юм. Арилжааны босоо салхин хонгилын хөрөнгийн зардлын (CAPEX) задаргаанд, тусгай бетон болон бүтцийн барилгын ажил нь нийт 4.5 саяас 12 сая гаруй ам.долларын хөрөнгө оруулалтын 30–35%-ийг эзэлдэг —

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

үзнэ үү.

Харилцагчдын хүрээ нь "индоор скайдайвинг" гэдэг үгнээс хамаагүй өргөн байдаг. Спорт болон аялал жуулчлал нь арилжааны загварыг бүрдүүлдэг боловч яг энэ камерт цэргийн чөлөөт уналтын багууд, цагдаагийн нэгжүүд болон аврах багууд бэлтгэл хийдэг — энэхүү хэрэглээний тохиолдлыг бид

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

нийтлэлдээ авч үзсэн.

4. Налуу салхин хонгил: хамгийн шинэ салбар

Налуу хонгил нь урсгалыг ихэвчлэн 30°-аас 45° хүртэл хазайдаг. Физикийн хувьд энэ нь шууд задрал бөгөөд мэдрэмжийг бүрэн өөрчилдөг.

Босоо бүрэлдэхүүн хэсэг нь яг л босоо хонгилтой адил нисэгчийн жинг тэнцвэржүүлсээр байдаг. Хэвтээ бүрэлдэхүүн хэсэг нь — жишиг байгууламжид ойролцоогоор 90–130 km/h байдаг — урагшлах гулсалтыг бий болгодог. Ингэснээр вингсьют нисгэгч анх удаа зөвхөн унах биш, харин дотоод орчинд тогтвортой гулсалт хийх боломжтой болсон.

Инженерчлэлийн хувьд энэ нь гурван төрлөөс хамгийн өндөр шаардлага тавьдаг нь юм. Гулсалт хийхэд зай шаардлагатай тул ажлын бүс урт байх ёстой: жишиг байгууламж нь ойролцоогоор 10 m урт камертай ажилладаг. Булангийн эргүүлэх чиглүүлэгч ирүүд нь стандарт бус өнцгөөр ажилладаг тул даралтын алдагдлыг дахин тооцоолохгүйгээр ирний геометрийг босоо загвараас шууд хуулбарлах боломжгүй. Аюулгүйн тор болон дүүжин системүүд нь нэгээс олон хавтгайд шаардагдана. Дэлхий дээр ийм төрлийн байгууламж цөөхөн хэд л байдаг бөгөөд яг тийм учраас дизайны асуултууд нээлттэй хэвээр байна — бид энэ талаар

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

илүү гүнзгий авч үзсэн.

Худалдан авагчид нь цоо шинэ үзвэр хайж буй амралтын газар болон энтертайнмент хөгжүүлэгчид, мөн нисэх онгоцны цаг үрэхгүйгээр шүхэр болон вингсьютийн ур чадвар шаарддаг төрөлжсөн сургалтын төвүүд байдаг.

5. Шууд харьцуулалт

	Хэвтээ	Босоо	Налуу
Урсгалын чиглэл	Газартай параллель	Дээшээ	Хазгай, ихэвчлэн 30°–45°
Урсгалд юу байрладаг вэ	Жинлүүр дээрх бэхлэгдсэн загвар эсвэл их бие	Чөлөөт нисэлт хийж буй хүний бие	Гулсалтыг дуурайлган нисэж буй хүний бие
Ердийн ажлын хурд	250–300 km/h хүртэл (дууны хурдаас бага сегмент); судалгааны хувилбарууд хамаагүй өндөр хурдтай	Мэргэжлийн камеруудад ~320 km/h хүртэл	~90–130 km/h хэвтээ бүрэлдэхүүн хэсэг
Туршилтын хэсэг	Хаалттай, нээлттэй урсгалтай эсвэл завсартай; загварын хэмжээнд тохируулсан	Цилиндр эсвэл тэгш өнцөгт нисэлтийн камер	Урт ажлын бүс, жишиг байгууламжид ойролцоогоор 10 m
Барилгад үзүүлэх нөлөө	Урт талбай шаардана, дунд зэргийн өндөртэй	Олон давхар; бүтэц нь контурын нэг хэсэг болно	Урт талбай болон өндөр шаардана; байршуулахад хамгийн хэцүү
Хөтлөгчийн чадал (арилжааны хэмжээнд)	Хэсгийн талбай болон зорилтот хурдаас бүрэн хамаарна	12–17 фут ангиллын камеруудад ~750–1600 kW	Том босоо нэгжтэй ижил түвшнийх боловч илүү урт контурт тархсан
Харилцагч юу худалдаж авдаг вэ	Туршилтын цаг болон өгөгдөл	Нисэлтийн минут болон сургалт	Нисэлтийн минут, сургалт, шинэлэг байдал
Үндсэн худалдан авагчид	Үйлдвэрлэгчид, лабораториуд, их сургуулиуд, баталгаажуулалтын байгууллагууд	Операторууд, амралтын газрууд, зэвсэгт хүчин, цагдаа	Амралтын газар хөгжүүлэгчид, төрөлжсөн сургалтын төвүүд
Үнэлэх шалгуур	Турбулент байдал, жигд байдал, хэмжилтийн тодорхойгүй байдал	Хурдны тогтвортой байдал, камерын тав тух, ажиллах хугацаа	Гулсалтын бодит байдал, ажлын бүсийн урт, аюулгүй байдал

6. Төрлийг шийдэх таван асуулт

1. Урсгалд физикийн хувьд юу байрлах вэ? Загвар, бүрэн хэмжээний их бие, эсвэл хүн. Зөвхөн энэ асуулт л ихэнх төслүүдийн хувьд гурван сонголтын хоёрыг нь хасдаг.

2. Танд тоо баримт хэрэгтэй юу, эсвэл туршлага хэрэгтэй юу? Хэрэв үр дүн нь тайлан дээрх коэффициент байх бол танд хэмжилт-хяналтын хэрэгсэл, давтагдах байдал болон хэвтээ туршилтын хэсэг хэрэгтэй. Хэрэв үр дүн нь инээмсэглэн гарч ирэх хүн байх бол танд нисэлтийн камер хэрэгтэй.

3. Талбайн нөхцөл юуг зөвшөөрч байна вэ? Хэвтээ хонгилууд урт; босоо хонгилууд өндөр; налуу хонгилууд аль аль нь байдаг. Таазны өндөр, суурийн даац болон боломжит цахилгаан эрчим хүч нь төсвөөс ч илүү эрт, илүү хатуугаар сонголтыг хязгаарладаг.

4. Хэн, ямар нэгжээр төлбөр төлөх вэ? Туршилтын цаг, нисэлтийн минут, сургалтын суудал эсвэл судалгааны тэтгэлэг. Тус бүр нь өөр өөр ашиглалтын профайлыг илэрхийлдэг бөгөөд ашиглалт нь суурилагдсан чадлаас илүүтэйгээр эрчим хүчний зардалд нөлөөлдөг.

5. Юуг хэмжих шаардлагатай вэ? Хүчний жинлүүр, даралтын цэгүүд, PIV эсвэл акустик массивууд нь хэсгийн геометр болон нэвтрэх боломжид өөр өөрийн шаардлагыг тавьдаг. Үүний тулд анхнаасаа зориулагдаагүй камерт хэмжилт-хяналтын хэрэгслийг дахин тоноглох (retrofit) нь үүнийг олж мэдэх хамгийн үнэтэй арга юм.

7. Мөнгө яг хаашаа ордог вэ

Ашиглалтын хугацааны зардалд хоёр шийдвэр голлон нөлөөлдөг бөгөөд тэдгээрийн аль нь ч хонгилын төрөл өөрөө биш юм.

Контур. Хаалттай контурын салхин хонгил нь өрөөний агаарыг зогсонги байдлаас хурдасгахын оронд гогцоонд аль хэдийн байгаа кинетик энергийг дахин ашигладаг. Ижил хэмжээ, агаарын хурдтай үед энэ ялгаа нь цахилгааны төлбөрийн ойролцоогоор 60–70%-тай тэнцдэг. Хэдэн жилийн дараа энэ нь барилгын ажлын үнийн зөрүүгээс давж гарч болно.

Хөргөлтийн стратеги. Сэнсний бүх энерги агаарт дулаан болон хувирдаг бөгөөд түүнийг хаашаа нэг тийш гаргах хэрэгтэй болдог. Механик чиллерүүд нь байгууламжийн цахилгааны төлбөр дээр 20–30% орчим нэмэлт зардал үүсгэдэг бөгөөд агаарын суваг дотор байрлуулсан радиатор дулаан солилцуурууд нь даралтын уналт үүсгэж, зөвхөн эсэргүүцлийг даван туулахын тулд сэнсний чадлын 30% хүртэлхийг үрж болно. Уур амьсгал зөвшөөрдөг газарт идэвхгүй агааржуулалт ашиглах нь хөргөлтийн зардлыг 60% хүртэл хэмнэдэг — бүрэн тооцооллыг

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

нийтлэлээс үзнэ үү.

Суурилагдсан чадал бол техникийн үзүүлэлт юм. Эрчим хүчний зардал нь байгууламжийг бодитоор хэрхэн ажиллуулахаас хамаардаг — тийм ч учраас бодит ашиглалтын профайлыг хамгийн сүүлд биш, харин дизайны анхны ярианд оруулах ёстой байдаг.

8. Бидний байнга хардаг таван алдаа

Төсвөөр төрлийг сонгох. Төсөв нь чиглэлийг биш, хэмжээг шийддэг. Буруу төрлийн хямд хонгил нь үлдэгдэл үнэ цэнэгүй байдаг.
Босоо гэдгийг энтертайнмент гэж таамаглах. Бидний барьдаг хамгийн өндөр шаардлагатай босоо хонгилын зарим үзүүлэлтүүд нь жуулчдад биш, харин цэрэг, цагдаагийн сургалтад зориулагдсан байдаг.
Барилгын ажлыг дутуу үнэлэх. Арилжааны босоо салхин хонгилын хувьд бүтэц болон бетон нь төсвийн гуравны нэгийг эзэлдэг. Барилгыг "тоног төхөөрөмжийн гаднах бүрхүүл" мэтээр үзэх нь санхүүгийн загварыг эрт эвддэг.
Хэзээ ч ашиглахгүй хурд худалдаж авах. Дээд хурд нь сэнсний чадал, трансформаторын хэмжээ болон эрчим хүчний сүлжээнд холбогдох зардлыг өсгөдөг. Үүнийг өрсөлдөгчийн товхимолоос биш, харин бодит нисэлт эсвэл туршилтын профайлаас тодорхойлох хэрэгтэй.
Хэмжилт-хяналтын хэрэгслийг ашиглалтад оруулах хүртэл орхих. Жинлүүр, траверс болон оптик хандалт нь аэродинамикийн загварт анхнаасаа тусгагдсан байх ёстой бөгөөд дараа нь боолтоор бэхлэгдэх ёсгүй.

9. Итгэлтэйгээр сонгох нь

"Хамгийн шилдэг" салхин хонгилын төрөл гэж байдаггүй — харин таны урсгалд байрлах объект, танд байгаа талбай болон таны олохыг зорьж буй орлогод тохирох төрөл гэж бий. Хэвтээ хонгилууд хэмжилтийг борлуулдаг. Босоо хонгилууд нисэлтийг борлуулдаг. Налуу хонгилууд нь саяхныг хүртэл зөвхөн гадаа орчинд л байсан гулсалтыг борлуулдаг.

Хэрэв та агаарын урсгалд юу байрлуулах шаардлагатайг аль хэдийн мэддэг бол төрөл нь ихэвчлэн инженерийн нэг л ярианы явцад шийдэгддэг. Хэрэв та сонголтуудаа жинлэж үзсээр байгаа бол урагшлах хамгийн хурдан арга бол техникийн үзүүлэлтийн хяналт юм: боломжит талбай, зорилтот хурд, ажлын бүсийн хэмжээ болон юуг хэмжих шаардлагатайг тодорхойлох.

Манай инженерийн багтай ярилцаарай — бид концепцоос эхлээд хүлээлгэн өгөх хүртэлх бүх хариуцлагыг нэг цэгээс хариуцаж, гурван архитектурын дагуу тусгай салхин хонгилуудыг зохион бүтээж, үйлдвэрлэж, суурилуулж, ашиглалтад оруулдаг.

Эх сурвалж болон тэмдэглэл

Хөтлөгчийн чадлын ангилал (750 kW / 1000 kW / 1260 kW; өрсөлдөгчдийн 14 фут рециркуляторууд 1600 kW хүртэл), 4.5 саяас 12 сая гаруй ам.долларын CAPEX-ийн хүрээ болон бүтцийн барилгын ажлын 30–35%-ийн эзлэх хувь нь TunnelTech-ийн төслийн өгөгдөл бөгөөд бидний нийтэлсэн CAPEX болон эрчим хүчний нийтлэлүүдтэй нийцэж байгаа болно.
Эрчим хүчний тоо баримтууд — хаалттай контурын хувьд 60–70% хэмнэлт, чиллерийн 20–30% нэмэлт зардал, агаарын суваг доторх дулаан солилцуурт алдагдах сэнсний чадлын 30% хүртэлх алдагдал, идэвхгүй агааржуулалтаас гарах хөргөлтийн 60% хүртэлх хэмнэлт — зэрэг нь мөн ижил дотоод өгөгдлийн сангаас авсан болно.
Вингсьютийн хэвтээ бүрэлдэхүүн хэсгийн хурд (ойролцоогоор 90–130 km/h) болон ажлын бүсийн урт (ойролцоогоор 10 m) нь энэхүү технологийн нийтлэгдсэн жишиг байгууламжийг тусгасан болно; үүнийг тогтмол техникийн үзүүлэлт биш, харин одоогийн налуу хонгилын концепцын баримжаа гэж үзэж, үнийн санал гаргахаас өмнө тодорхой төсөлтэй тулгаж баталгаажуулах шаардлагатай. Эх сурвалж бүхий тоо баримтуудыг