يدﻮﻤﻋ دﺎﺑ ﻞﻧﻮﺗ ﮏﯾ يرﻮﺒﻧزﻪ ﻧﻻ رد اﻮ ﻫنﺎﯾﺮ ﺟ ﯽﺑﺮﺠﺗ ﯽﺳرﺮﺑ

Transcript

1 نشریه علمی- پژوهشی مهندسی هوانوردي بررسی تجربی جریان هوا در لانهزنبوري تونل باد یک عمودي Downloaded from joae.ir at :2 + on Saturday December 29th 2 چکیده اردکانی 4 2* 1 محمد علی انوري آذر اصغري تهرانی پژمان انصاري کریم (دریافت مقاله: دانشیار پژوهشکده مکانیک سازمان پژوهشهاي علمی و صنعتی ایران 2- مربی پژوهشکده مکانیک سازمان پژوهشهاي علمی و صنعتی ایران - کارشناس مکانیک شرکت فراسنجش صبا 4- کارشناس مکانیک سازمان جهاد خودکفایی نزاجا تاریخ پذیرش: ( لانهزنبوري یکی از اجزاي تونل باد بوده که وظیفه اصلی آن یکنواخت نمودن جریان هوا و کاهش زاویه جریان است. لانه زنبوري در بالادست نازل در اتاق آرامش قرار میگیرد. با توجه به اینکه در تونل بادهاي بزرگ و عمودي هزینه ساخت لانه زنبوري بالا بوده و همچنین مشکلات نصب آن زیاد است ضروریست که نسبت طول به قطر هیدرولیکی لانهزنبوري کاهش داده شود. در صورتیکه این نسبت کاهش یابد ممکن است عملکرد لانه زنبوري کاهش یابد. در این مقاله طرحهاي مختلفی براي لانهزنبوري ارایه شده و کیفیت جریان به صورت تجربی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. به این منظور جریان در پاییندست لانه زنبوري با استفاده از جریانسنج سیم داغ و زاویه سنج جریان head) (Yaw اندازهگیري و بررسی شده است. نتایج تحقیقات نشان میدهد که با کاهش نسبت طول به قطر هیدرولیکی لانه زنبوري از 7 به 2 عملکرد لانه زنبوري در تغییر زاویه جریان هوا در بازه 2 - تا 2 مناسب بوده است. این نتایج در طراحی یک تونل باد عمودي با نام طرح طوفان مورد استفاده قرار گرفته است. این تونل باد ویژه شبیهسازي عملیات چتربازي میباشد. از اینرو میتوان در طرح تونل باد فوق طرح لانه زنبوري به شکل مربع و با نسبت 2 را انتخاب نمود و هزینه ساخت آنرا حدود % کاهش داد. واژههاي کلیدي: لانه زنبوري تونل باد جریانسنج سیم داغ اندازهگیري زاویه جریان هوا * نویسنده پاسخگو تلفن: پست الکترونیک: آذر انوري a.anvari@irost.ir

2 ریه شن علمی- پژوهشی مهندسی هوانوردي محمد علی اردکانی آذر انوري پژمان اصغري تهرانی و کریم انصاري 14 Downloaded from joae.ir at :2 + on Saturday December 29th 2 مقدمه براي شبیهسازي عملیات سقوط آزاد از تونل باد عمودي بزرگ استفاده میشود. توري و لانه زنبوري از اجزاء تونل باد هستند که وظیفه افزایش کیفیت جریان هوا و کاهش اغتشاشهاي جریان را به عهده دارند. کیفیت جریان هوا با یکنواختی جریان هوا و شدت اغتشاشهاي آن مشخص میگردد [1]. توري در اتاق آرامش گردابههاي بزرگ را به گردابههاي کوچکتر شکسته و در نتیجه شدت اغتشاشهاي محوري را در محوطه پرواز کاهش میدهد. لانه زنبوري نیز زاویه جریان هوا و همچنین شدت اغتشاشهاي جانبی جریان هوا را کاهش میدهد. لانه زنبوري معمولا با مقطع شش ضلعی مربع مثلث و دایروي طراحی و ساخته میشود. پارامترهاي اصلی طراحی براي لانهزنبوري نسبت طول لانه زنبوري به قطر سلول آن و نسبت سطح باز روزنهها به سطح کل لانه زنبوري بوده است. نسبتهاي متداول براي طول به قطر سلول در بازهي الی 8 و براي نسبت روزنهها در حدود 8 میباشد. همچنین ضخامت دیواره لانه زنبوري نیز در حدود 1 تا 1 میلیمتر درنظر گرفته میشود. جنس لانه زنبوري نیز معمولا از نوع آلومینیوم میباشد [2]. دستیابی به جریان یکنواخت هوا در مقطع آزمون یا محوطه پرواز یک تونل باد براي نزدیک به یک قرن دنبال شده است. راهکار اصلی براي حصول جریان یکنواخت استفاده از لانه زنبوري براي هدایت جریان به یک جهت اصلی و نیز بکارگیري توري ها بوده است[ 1 ]. محققین متعددي با استفاده از روشهاي عددي و تجربی در زمینه بررسی عملکرد لانهزنبوري تحقیق نمودهاند. میخایلووا 1 و همکاران[ ] از چندین لانه زنبوري با ابعاد و شکلهاي مختلف براي کاهش اغتشاش جریان آزاد در تونل باد استفاده نموده و تاثیر مشخصات آنها را به صورت تجربی مورد بررسی و ارزیابی قرار دادهاند. نتایج تحقیقات ایشان ابعاد هندسی بهینه براي لانه زنبوري و موقعیت مناسب آن را در تونل باد (که براي به حداقل رساندن سطح اغتشاش جانبی در 2 مقطع آزمون تونل لازم است) تعیین نموده است. لورکه و همکاران وي نیز [4] در زمینه کنترل اغتشاش جریان آزاد با استفاده از لانه زنبوري تحقیق نموده و تاثیر طول لانه زنبوري بر اغتشاشات جریان هوا را مورد مطالعه و تحقیق قرار داده است. وي شدت اغتشاش در هوا را با استفاده از جریان سنج سیم داغ و شدت اغتشاش در جریان آب را با استفاده از تصویر سازي حبابهاي هیدروژن اندازهگیري نمود. نتایج تحقیقات وي نشان داد که اگرچه شدت اغتشاشهاي جانبی در لانه زنبوري کاهش مییابد ولی با توجه به جریان برشی در لانه زنبوري شدت اغتشاشهاي محوري جریان هوا در خروجی لانه زنبوري افزایش پیدا میکند. لذا نیاز است که در پایین دست لانه زنبوريها توري هاي ریز قرار گیرند. این محقق با استفاده از نتایج تحقیقات بدست آمده پیشنهاد داد که به منظور کاهش اغتشاشهاي جریان آزاد در تونل هاي آب و هوا یک چیدمان ترکیبی از لانه زنبوري و توري به کار گرفته شود تا عملکرد بهینه حاصل شود. توري ها در مجاورت پایین دست لانه 4 زنبوري قرار میگیرند. شیمان و بروکست نیز به مقایسه تحقیقات تجربی و نظري اغتشاش در توري و لانهزنبوري و نیز ترکیب توري و لانهزنبوري پرداختهاند []. نتایج تحقیقات ایشان نشان داده است که اگر توري ها به تنهایی بکار گرفته شوند اغتشاشهاي محوري بیشتر از اغتشاشهاي جانبی کاهش مییابد در صورتیکه لانهزنبوري اغتشاشهاي جانبی را بیشتر از اغتشاشه يا محوري تضعیف میکند. به همین دلیل چیدمان مرکب لانهزنبوري و توري در پایین دست آن یک چیدمان مطلوب براي کاهش اغتشاش میباشد. کالکامی و همکاران[ ] به منظور کنترل اغتشاش در یک تونل باد مادون صوت شبیهسازي عددي ترکیبات توري و لانهزنبوري را انجام داده و ملاحظات طراحی توري و لانه زنبوري را براي یک تونل باد مدار باز در انستیتو تکنولوژي گواهاتی هند شناسایی و اراي ه نموده است. این شبیهسازي براي لانهزنبوريهاي مختلف با طول هاي متفاوت و شکل سلولهاي مختلف انجام گرفته و تطابق خوبی با نتایج تجربی و نظري موجود داشته است. انتخاب توري و لانهزنبوري براي یک تونل باد وابستگی زیادي به هدف و کاربرد تونل مورد نظر دارد. در تونل بادهایی که به منظور آزمایشهاي آیرودینامیکی ساخته میشود شدت اغتشاش جریان از اهمیت بالایی برخوردار است ولی در تونل باد عمودي مورد نظر که ویژه شبیهسازي عملیات هوانوردي و سقوط آزاد میباشد یکنواختی جریان و زاویه آن از اهمیت بیشتري برخوردار است. لذا با توجه به ماموریت تونل باد شدت اغتشاشهاي جریان از اهمیت کمتري برخوردار بوده و میتوان طول لانه زنبوري را کوتاه نمود. مقطع اتاق پرواز طرح تونل باد به شکل 8 ضلعی بوده و قطر دایره محاطی آن متر است. نازل آن نیز به شکل 8 ضلعی بوده و قطر دایره محاطی آن 22 متر میباشد. این ابعاد بسیار بزرگ بوده و در نتیجه

3 و بررسی تجربی جریان هوا در لانه زنبوري یک تونل باد عمودي نشریه علمی- پژوهشی مهندسی هوانوردي Downloaded from joae.ir at :2 + on Saturday December 29th 2 هزینه ساخت لانه زنبوري براي چنین ابعادي بالا میباشد. از سوي دیگر به دلیل ابعاد بزرگ وزن لانهزنبوري نیز زیاد شده که ساخت و نصب آن را با مشکلاتی روبرو میسازد. در صورتیکه نسبت طول لانه زنبوري به قطر سلول آن کاهش یابد هزینه ساخت آن کاهش یافته و همچنین مشکلات ساخت و نصب آن نیز کاهش مییابد اما با کاهش نسبت طول لانه زنبوري به قطر سلول آن امکان کاهش تا ثیر لانه زنبوري بر کنترل زاویه جریان هوا وجود دارد. در این مقاله پژوهشی که بهصورت تجربی میباشد انتخاب نسبت طول به قطر براي سلول لانه زنبوري در یک تونل باد عمودي مورد نظر بوده و تا ثیر این نسبت بر روي زاویه و کیفیت جریان هوا مورد بررسی و تحلیل قرار میگیرد. روش آزمایش کلیه آزمایشها در سایت تونل باد عمودي و با استفاده از یک تونل باد کوچک انجام شده است. تونل باد فوق از نوع مدار باز دمنده بوده و در شکل 1 نشان داده شده است. فن مورد استفاده در این تونل از نوع سانتریفیوژ بوده و سرعت جریان هوا با استفاده از سیستم کنترل دور تغییر مییابد. بهمنظور بهدست آوردن جریان با شدت اغتشاش کم تونل باد فوق داراي چهار عدد توري با مش 2 میباشد که دو عدد آن در دیفیوزر زاویه باز بین فن و اتاق آرامش قرار داشته و دو عدد دیگر نیز در اتاق آرامش قرار دارد. همچنین بهمنظور یکنواخت نمودن جریان هوا در اتاق آرامش از لانه زنبوري استفاده شده است. شکل 1- تونل باد دمنده مورد استفاده در آزمایش شامل اجزاء: 1- فن سانتریفیوژ 2- دیفیوزر - توري 4- لانه زنبوري - نازل شکل 2 مدلهاي لانه زنبوري را با نسبتهاي مختلف طول به عرض نشان میدهد که به شکل شش ضلعی و از جنس آلومینیوم میباشند. قطر موثر لانه زنبوري 7 میلیمتر بوده و ضخامت دیواره آن 1 میلیمتر میباشد. آزمایشها براي پنج نسبت طول به قطر موثر 4 2 است. 7 انجام شده شکل - 2 مدلهاي لانه زنبوري با نسبت هاي مختلف طول به عرض سلول بهمنظور بررسی تاثیر مشخصات لانهزنبوري بر زاویه جریان هوا لانه زنبوري به دهانه خروجی تونل باد دمنده متصل شده و با استفاده از مکانیزم تغییر زاویه لانه زنبوري زاویه آن نسبت به جریان خروجی از نازل تغییر مییابد. سپس با استفاده از زاویهسنج جریان هوا زاویه جریان هوا پس از لانه زنبوري اندازهگیري میشود. شکل نشان میدهد که زاویه سنج جریان هوا بر روي مکانیزم انتقال دهنده نصب شده است. خروجی زاویه سنج که اختلاف فشار میباشد به فشارسنجهاي الکترونیکی متصل شده است. دادههاي فشارسنجها از طریق کارت AD به رایانه ارسال شده و توسط نرمافزار مربوط تجزیه و تحلیل میشوند. همچنین با استفاده از لوله استاتیکی پیتو سرعت جریان هوا اندازهگیري میشود. با استفاده از نقاله نصب شده بر روي مکانیزم تغییر زاویه میتوان زاویه لانه زنبوري را اندازهگیري نمود. با تغییر زاویه لانه زنبوري و مشخص نمودن زاویه آن جریان هواي خروجی از لانه زنبوري اندازهگیري شده و عملکرد لانه زنبوري مشخص میشود. همچنین بهمنظور تعیین بهترین محل قرارگیري پراب زاویهسنج سرعت و اغتشاشه يا جریان هوا در پاییندست لانه زنبوري اندازهگیري و تحلیل شده است. به این منظور از جریانسنج سیم داغ استفاده شده است. این جریان سنج ساخت شرکت فراسنجش صبا بوده و سنسور سیم داغ آن از جنس تنگستن با ضخامت µ است. براي اندازهگیري پروفیل سرعت جریان ورودي به رادیاتور نیز از مکانیزم انتقال دهنده پراب استفاده شده است. این مکانیزم با استفاده از سه موتور پلهاي قادر است در سه جهت با دقت 1 mm حرکت نماید.

4 ریه شن علمی- پژوهشی مهندسی هوانوردي محمد علی اردکانی آذر انوري پژمان اصغري تهرانی و کریم انصاري 1 Downloaded from joae.ir at :2 + on Saturday December 29th 2 کنترل حرکت مکانیزم انتقالدهنده پراب توسط نرم افزار مربوطه و از طریق درگاه سریال رایانه انجام میشود. در این آزمایش موقعیت پراب با حرکت مکانیزم انتقال دهنده تغییر نموده و با استفاده از جریان سنج سیم داغ سرعت جریان در نقاط مختلف اندازهگیري شده و دادهها از طریق کارت AD بیتی به رایانه ارسال گردیده و توسط نرم افزار پردازش شده است. با توجه به فرکانس اغتشاشات جریان فرکانس نمونهبرداري دادهها KHz بوده و زمان اندازه گیري در هر نقطه 2 ثانیه میباشد [2] و [7]. شکل - چگونگی نصب لانه زنبوري به خروجی نازل و قرارگیري کاوشگر زاویه سنج جریان بهمنظور اندازهگیري زاویه جریان هوا نیاز است که در ابتدا زاویه سنج جریان هوا کالیبره شود. براي کالیبره نمودن زاویهسنج این پراب در زوایاي مختلفی قرار گرفته و فشار اوریفیسهاي بالایی و پایینی آن اندازهگیري میشود. فشارهاي اندازهگیري شده در اوریفیسهاي بالا و پایین عکس یکدیگر بوده و به صورت خطی با زاویه جریان هوا تغییر میکنند. مقدار فشار اندازهگیري شده بستگی به سرعت جریان هوا دارد. بنابراین بهمنظور بیبعد نمودن فشارهاي فوق از رابطه 1 استفاده شده است. در رابطه فوق : C p = (P u P d )(.ρu 2 ) ( 1) - - P u فشار اندازهگیري شده در اوریفیس بالایی P d - فشار اندازهگیري شده در اوریفیس پایینی و U سرعت جریان هوا میباشد. شکل 4 منحنی بیبعد شده Cp را بر حسب زاویه حمله جریان هوا در سرعته يا 22 ms و 17 ms براي زاویهسنج جریان هوا نشان میدهد. منحنی فوق کاملا خطی بوده و با رابطه angle= 24.29Cp برازش میشود. این رابطه منحنی کالیبراسیون زاویهسنج جریان هوا میباشد. لازم به ذکر است نتایج کالیبراسیون نشان میدهد که در زاویههاي خارج از بازه 2 - تا 2 عملکرد زاویهسنج فوق غیر خطی بوده و قابل استفاده نمیباشد. شکل 4- منحنی فشار بیبعد شده Cp بر حسب زاویه حمله جریان هوا در سرعته يا آنالیز خطا 22 ms و 17 ms براي زاویه سنج جریان خطاهاي این تحقیق را میتوان به دو قسمت شامل 7 خطاهاي ناشی از اندازهگیري و خطاهاي ناشی از ساختار بستر آزمون تقسیم نمود. اندازهگیري ها با استفاده از جریان سنج سیم داغ و همچنین زاویه سنج جریان هوا انجام میشود. خطاهاي مربوط به جریانسنج سیم داغ ناشی از خطاي کالیبراسیون کارت AD (خطاي ناشی از تفکیک پذیري) و دماي محیط میباشد. حداکثر خطاي کالیبراسیون حدود %1 میباشد. خطاي ناشی از کارت AD نیز بستگی به دقت دادهبرداري دارد. در صورتیکه کارت AD بیتی باشد خطاي ناشی از آن حدود %8 میباشد. تاثیر دماي محیط بر نتایج جریانسنج سیم داغ نیز با اندازهگیري و سیستم پردازش اصلاح شده و حدود %1 براي هر درجه سانتیگراد میباشد لذا خطاي اندازهگیري با جریانسنج سیم داغ کمتر از % است [8] و [9]. موقعیت پراب نیز بستگی به مکانیزم انتقال دهنده پراب دارد که با توجه به سیستم مورد استفاده خطاي اندازهگیري آن 1 است. mm اندازهگیري زاویه جریان هوا نیز با استفاده از زاویه سنج جریان بر مبناي اختلاف فشار بین سوراخهاي پراب انجام

5 17 بررسی تجربی جریان هوا در لانه زنبوري یک تونل باد عمودي نشریه علمی- پژوهشی مهندسی هوانوردي Downloaded from joae.ir at :2 + on Saturday December 29th 2 میشود. فشار سنج مورد استفاده از نوع دیفرانسیلی و ساخت شرکت هانیول میباشد. بازه عملکرد آن پاسکال و دقت اندازهگیري آن %2 درصد نسبت به خط راست میباشد. حساسیت فشار سنج نیز حدود 1 پاسکال است. با توجه به اینکه زاویهسنج بر مبناي اختلاف فشار کل دو سوراخ پراب اندازهگیري لازم را انجام میدهد لذا در سرعتهاي پایین و با زوایاي کم هنگامیکه اختلاف فشار دو اوریفیس زاویهسنج کم باشد خطاي اندازهگیري خطاي ذاتی بوده و میتواند تا % افزایش یابد. ساختار آزمون و زاویه سنج جریان نیز با نقاله و به صورت دستی تنظیم میشود و دقت آن 1 تا 2 درجه میباشد. نتایج اندازهگیري الف - توزیع سرعت و شدت اغتشاشهاي آن در پاییندست لانه زنبوري لانهزنبوري علاوه بر اینکه جریان هوا را مستقیم میکند پروفیل سرعت جریان هوا و شدت اغتشاشهاي محوري آن را نیز تغییر میدهد به صورتیکه اغتشاشه يا محوري در پایین دست آن افزایش مییابد []. بهمنظور بررسی و مشخص نمودن محل قرارگیري زاویهسنج جریان هوا مناسب است که جریان هوا در پاییندست لانه زنبوري اندازهگیري شده و تغییرات آن مشخص شود. نتایج تغییرات سرعت پاییندست لانه زنبوري در سرعت 14 ms در شکل نشان داده شده است. همانگونه که در این شکل مشاهده میشود در فاصله حدود 2 mm از پایین دست لانه زنبوري تغییرات سرعت ms الی 4 ms میباشد که این تغییرات شدید بوده و ناشی از ناحیه دنباله پاییندست دیواره سلولهاي لانهزنبوري است. با افزایش فاصله پاییندست تغییرات سرعت کمتر میشود به طوریکه در فاصله 14 mm این تغییرات کمتر از شکل - توزیع سرعت در پاییندست لانه زنبوري در سرعت جریان U=14 ms شکل توزیع شدت اغتشاشهاي جریان هوا را در سرعتms 14 نشان میدهد که در پاییندست لانه زنبوري با جریانسنج سیم داغ اندازهگیري شده است. اغتشاشه يا T مبین شدت جریان بوده و به صورت ذیل تعریف شده است: T = u '2 1 ( 2) در شکل مشاهده میشود شدت اغتشاشهاي جریان هوا در فاصله 2 میلیمتري از پایین دست لانهزنبوري بالا بوده و همچنین تغییرات آن نیز شدید میباشد. این شدت اغتشاشها حدود 2 تا درصد میباشد. با افزایش فاصله در پاییندست لانه زنبوري و در فاصله 14=x mm این شدت اغتشاشها به حدود حداکثر %2 کاهش یافته و توزیع آن یکنواختتر میشود. با افزایش فاصله از پاییندست لانه زنبوري این اغتشاشها به کمتر از % 2 میرسد. اغتشاشهاي محوري ناشی از ناحیه دنباله پشت دیواره سلولها و لایه مرزي ایجاد شده در لانه زنبوري میباشد. با توجه به شکلهاي و میتوان نتیجهگیري نمود که در صورتیکه کاهش اغتشاشه يا محوري با استفاده از توري مورد نظر باشد توري را حداقل باید در فاصله 2 سانتیمتري یا بیشتر از پایین 8 ms میشود. بنابراین قرار دادن زاویهسنج جریان در دست لانه زنبوري قرار داد. فاصله 14 mm به بعد مناسب است. شکل - توزیع شدت اغتشاشهاي جریان هوا در پاییندست لانه زنبوري U=14 ms

6 ریه شن علمی- پژوهشی مهندسی هوانوردي محمد علی اردکانی آذر انوري پژمان اصغري تهرانی و کریم انصاري Downloaded from joae.ir at :2 + on Saturday December 29th 2 شکل - 8 تا ثیر لانه زنبوري بر زاویه جریان براي حالت = در سرعتهاي مختلف جریان ب- تا ثیر لانه زنبوري بر زاویه جریان همانگونه که بیان شد هدف از بکارگیري لانه زنبوري در تونل باد کاهش زاویه جریان ورودي به محوطه پرواز تونل باد میباشد. بهمنظور کاهش هزینه و همچنین کاهش مشکلات ساخت در تونل بادهاي بزرگ نیاز است که نسبت طول به قطر سلول لانه زنبوري را کاهش د د.ا بدینمنظور آزمونهاي مختلف بر روي تونل باد با لانهزنبوريهایی با سلولهاي متفاوت انجام گرفت. در شکل 7 تا ثیر لانه زنبوري بر زاویه جریان هوا را براي نسبت طول به قطر سلول معادل با 2 در سرعتهاي مختلف نشان میدهد. در این شکل محور افقی زاویه لانه زنبوري و محور عمودي زاویه اندازهگیري شده است. در شکل 7 زاویه ایدهآل که همان زاویه لانه زنبوري یا نیمساز ربع اول مختصات است نشان داده شده است. همانگونه که در شکل مشخص است مابین نتایج همخوانی مطلوبی وجود دارد. شکل - 7 تا ثیر لانه زنبوري بر زاویه جریان براي نسبت طول به قطر 2 W در سرعتهاي مختلف جریان شکل 8 تا ثیر لانه زنبوري را براي حالتیکه نسبت طول به قطر = است نشان میدهد. همان گونه که شکل فوق نشان میدهد در سرعتهاي کم اختلاف بیشتري بین زاویه جریان اندازهگیري شده و زاویه لانه زنبوري وجود دارد. با توجه به اینکه زاویهسنج بر مبناي اختلاف فشار کل دو سوراخ پراب اندازهگیري لازم را انجام میدهد لذا در سرعتهاي پایین که اختلاف فشار دو اوریفیس زاویهسنج کم اندازهگیري بیشتر خواهد بود. خطاي باشد شکلهاي 9 و 1 و 11 نیز تا ثیر لانه زنبوري بر جریان هوا را براي حالتیکه نسبت طول به قطر آن به ترتیب 4 و 7 است نشان میدهد. در این شکلها نیز همخوانی زاویه جریان خروجی از لانه زنبوري و زاویه لانه زنبوري مناسب جریان به صورت قابل قبولی مستقیم شده است. بوده و شکل 9- تا ثیر لانه زنبوري بر زاویه جریان براي حالت = 4 در سرعتهاي مختلف جریان U=24 ms U=2 ms U=1 ms U= ms U=8 ms U=4 ms U=24 ms U=2 ms U=1 ms U= ms U=8 ms U=4 ms U=24 ms U=2 ms U=1 ms U= ms U=8 ms U=4 ms U=24 ms U=2 ms U=1 ms U= ms U=8 ms U=4 ms در شکل - 1 تا ثیر لانه زنبوري بر زاویه جریان براي حالت = W سرعتهاي مختلف جریان

7 19 بررسی تجربی جریان هوا در لانه زنبوري یک تونل باد عمودي نشریه علمی- پژوهشی مهندسی هوانوردي U=24 ms A f A h 1. U=ms Ah= F lo w an gle 1 U=2 ms U=1 ms U= ms U=8 ms U=4 ms Downloaded from joae.ir at :2 + on Saturday December 29th 2 شکل - 11 تا ثیر لانه زنبوري بر زاویه جریان براي حالت در سرعتهاي مختلف جریان بهمنظور بررسی بهتر تا ثیر نسبت W = 7 طول به قطر لانه زنبوري بر روي جریان ورودي با استفاده از نتایج شکلهاي 7 الی 11 شکل استخراج شده و زاویه بیبعد شده جریان خروجی از لانه زنبوري ) h A) f A در نسبتهاي مختلف طول به قطر سلول ترسیم شده است. در رابطه فوق خروجی از لانه زنبوري و A f A h زاویه جریان زاویه لانه زنبوري است. سرعت جریان هوا در شکل فوق ms بوده و زاویه لانه زنبوري 1 درجه است. همانگونه در شکل فوق نشان داده شده است این نسبت با افزایش مییابد. نسبت طول به قطر سلول کاهش اندکی شکل - تا ثیر نسبت طول به قطر سلول بر زاویه بیبعد شده 1 شکل جریان خروجی از لانه زنبوري تا ثیر نسبت طول به قطر سلول را بر زاویه بیبعد شده جریان خروجی از لانه زنبوري در سرعت جریان ms و زاویه لانه زنبوري درجه نشان میدهد. همانگونه که در شکل فوق نشان داده شده است تا ثیر نسبت طول به قطر سلول بر زاویه جریان خروجی از لانه زنبوري در شکل - 1 تا ثیر نسبت طول به قطر بر زاویه بیبعد شده جریان خروجی از لانه زنبوري شکل 14 تا ثیر سرعت جریان هوا بر زاویه جریان هواي و در خروجی از لانه زنبوري را با نسبت طول به قطر = 2 زاویه درجه نشان میدهد. همانگونه که در این شکل مشاهده میشود تا ثیر سرعت جریان هوا بر روي خروجی لانه زنبوري ناچیز بوده و تغییرات نمیدهد. را نشان روند خاصی آن نیز شکل - 14 تا ثیر سرعت جریان هوا بر زاویه جریان هواي خروجی از لانه زنبوري با نسبت = 2 W در زاویه درجه شکلهاي تا نیز تا ثیر سرعت جریان هوا بر زاویه جریان هواي خروجی از لانه زنبوري را به ترتیب در نسبتهاي مختلف طول به قطر 4 و = 7 (در ز وایاي لانه زنبوري 1 و درجه) نشان میدهد. همانگونه که در این شکلها مشاهده میشود تا ثیر سرعت جریان هوا بر خروجی لانه زنبوري ناچیز است W U (ms) W= A fa h W U=ms Ah=1 زاویه درجه ناچیز است.

8 ریه شن علمی- پژوهشی مهندسی هوانوردي محمد علی اردکانی آذر انوري پژمان اصغري تهرانی و کریم انصاري 2 Downloaded from joae.ir at :2 + on Saturday December 29th 2 شکل - تا ثیر سرعت جریان هوا بر زاویه جریان هواي خروجی از لانه زنبوري با نسبت W = در زاویه درجه شکل - 1 تا ثیر سرعت جریان هوا بر زاویه جریان هواي خروجی از لانه زنبوري با نسبت W = 4 در زاویههاي 1 و درجه شکل - 17 تا ثیر سرعت جریان هوا بر زاویه جریان هواي خروجی از لانه زنبوري با نسبت W = در زوایاي شکل - تا ثیر سرعت جریان هوا بر زاویه جریان هواي خروجی از لانه زنبوري با نسبت = 7 W در زوایاي 1 و درجه جمعبندي: بهمنظور یکنواخت نمودن شدت اغتشاشها و کاهش زاویه جریان هوا در تونل باد از لانه زنبوري استفاده میشود. محل قرارگیري لانه زنبوري در اتاق آرامش قبل از نازل بوده که کمترین سرعت جریان هوا در آن مقطع میباشد. معمولا نسبت طول به قطر هیدرولیکی سلول لانه زنبوري را حدود الی 8 در نظر گرفته که در این صورت هزینه ساخت آن براي تونل بادهاي بزرگ زیاد خواهد شد. و نصب ساخت عمودي همچنین براي تونل بادهاي آن نیز با مشکلات فراوانی همراه خواهد بود. از اینرو هدف از پژوهش فوق بررسی و چگونگی کاهش نسبت طول به قطر سلول لانه زنبوري بوده و نتایج زیر حاصل شده است. با استفاده از جریانسنج سیم داغ سرعت جریان هوا و شدت اغتشاشهاي آن در پاییندست لانه زنبوري بررسی شد. نتایج نشان میدهد که در فاصله بیش از 14 میلیمتر از لانه زنبوري سرعت جریان هوا یکنواخت شده و میتوان زاویهسنج را در آن منطقه قرار داد. همچنین شدت اغتشاشهاي ناشی از لانه زنبوري در فاصله 2 میلیمتري به کمترین مقدار خود %2) (حدود کاهش مییابد. از اینرو بهتر است پس از لانه زنبوري توري قرار گیرد و این فاصله باید حداقل 2 متر باشد. توزیع سرعت و شدت اغتشاشها بستگی به نسبت طول به قطر سلول لانه زنبوري ندارد. تاثیر سرعت در بازه 4 ms تا 22 ms بر روي مستقیم نمودن جریان توسط لانه زنبوريها ناچیز میباشد. F lo w a n g l e U (ms) Angle=1 Angle= این بازه سرعت بازه متداول در اتاق آرامش تونل باد میباشد. F lo w a n g le F l o w an g l e و درجه U (ms) U (ms) U (ms) W= Angle=1 Angle= Angle=1 Angle=

9 21 بررسی تجربی جریان هوا در لانه زنبوري یک تونل باد عمودي نشریه علمی- پژوهشی مهندسی هوانوردي Downloaded from joae.ir at :2 + on Saturday December 29th 2 اندازهگیريهاي انجام شده نشان میدهد که تغییر زاویه جریان هوا در بازه 2 - تا 2 براي لانه زنبوريها با نسبتهاي طول به قطر 2 تا 7 مشابه میباشد. با توجه به اینکه تاثیر طول به قطر لانه زنبوري عمدتا بر روي کاهش اغتشاشهاي جانبی میباشد لذا در تونل بادهاي عمودي که شدت اغتشاشهاي جانبی آن از اهمیت بالایی برخوردار نمیباشد و زاویه جریان حاي ز اهمیت است میتوان از لانه زنبوري با نسبت طول به قطر 2 استفاده نمود. با این انتخاب هزینه ساخت لانه زنبوري تا حدود یافته کاهش و مشکلات ساخت آن کاهش نیز 1. Mikhailova 2. ohrke. Scheiman 4. Brookst. Kulkarni. Guwahati 7. Set Up % مییابد. پی نوشت منابع و مراجع [1] Barlow, J. B., Rae, W. H. and Pope, A. ow Speed Wind Tunnel Design Testing, WileyInter science Publication, 1999, John Wiley and Sons, Inc. [٢] اردکانی محمدعلی " جریانسنج سیم داغ" انتشارات دانشگاه خواجه نصیر طوسی [] Mikhailova, N.P., Repik, E.U. and Sosedko, Yu.P., Optimal Control of Free-Stream Turbulence Intensity by Means of Honeycombs, Fluid Dynamics, Vol. 29, No., 1994 [4] oehrke, R.I., Nagib, H.M., Control of Free- Stream Turbulence by Means of Honeycombs: A Balance Between Suppression and Generation, Journal of Fluids Engineering, September 197 [] Scheiman and J.D. Brookst, " Comparison of Experimental and Theoretical Turbulence Reduction from Screens, Honeycomb, and Honeycomb-Screen Combinations", Va. J. AIRCRAFT, Vol., No. 8, 198 [] Kulkarni,V., Sahoo, N., Chavan, S.D., "Simulation of honeycomb screen combinations for turbulence management in a subsonic wind tunnel", J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 99, 211 [7] اردکانی محمدعلی " گزارش طرح نیمه صنعتی جریانسنج سیم داغ" سازمان پژوهشهاي علمی و صنعتی ایران" 4 [8] H.H.Bruun.,"Hot-Wire anemometry principles and signal analysis", 199, Oxford Science Publications [9] Finn E. J rgensen," How to measure turbulence with hot-wire anemometers-a practical guide", Dantec Dynamics, 22