Аэродинамическая труба

Аэродинамическая труба - это экспериментальная установка, разработанная для изучения эффектов, проявляющихся при обтекании твёрдых тел (самолётов, автомобилей, ракет, мостов, зданиий и др.) потоком, а также для экспериментального изучения аэродинамических явлений (указаны на рисунке 7).

Рисунок 7– Аэродинамическая труба

1 – всасывающий патрубок аэродинамической трубы; 2 – модель здания; 3 – подставка под модель, имитирующая поверхность земли; 4 – выходной патрубок аэродинамической трубы; 5 – рабочая часть трубы; 6 – решетка у выходного патрубка аэродинамической трубы; 7 – поворотные лопатки; 8 – вентилятор с изменяемым углом атаки лопаток; 9 – электродвигатель.

Аэродинамическая труба состоит из одного или нескольких вентиляторов (или других устройств нагнетания воздуха), которые нагнетают воздух в трубу, где находится модель исследуемого тела, тем самым создаётся эффект движения тела в воздухе с большой скоростью (принцип обращения движения).

Аэродинамические трубы классифицируют по диапазону возможных скоростей потока (дозвуковые, трансзвуковые, сверхзвуковые, гиперзвуковые), размеру и типу рабочей части (открытая, закрытая), а также поджатию — соотношению площадей поперечных сечений сопла трубы и форкамеры. Также существуют отдельные группы аэродинамических труб:

o высокотемпературные - дополнительно позволяют изучать влияние больших температур и связанных с ними явлений диссоциации и ионизации газов;

o высотные - для исследования обтекания моделей разреженным газом (имитация полёта на большой высоте);

o аэроакустические - для исследования влияния акустических полей на прочность конструкции, работу приборов и т. п.

Исследование характеристик надводных и подводных частей корпуса судов приходится выполнять с использованием дублированных моделей, что позволяет удовлетворить условию непротекания по поверхности раздела сред. В качестве альтернативы возможно использование специального экрана, имитирующего поверхность воды.

Типовые эксперименты:

§ Измерение давлений по поверхности тела.

Для исследования необходимо изготовить дренированную модель тела - в поверхности модели выполняются отверстия, которые соединяются шлангами с манометрами .

В гидромеханике доказано, что давление без изменений передается поперек пограничного слоя , что позволяет рассчитать сопротивление давления тела по результатам измерения давлений.

§ Измерение сил и моментов, действующих на тело

Для исследования необходимо подвесить модель на многокомпонентном динамометре (аэродинамические весы) либо на системе растяжек, позволяющей измерять натяжение каждой растяжки. Пересчет сил и моментов, действующих на тело осуществляется в соответствии с критерием подобия Рейнольдса.

§ Визуализация течений

Для решения этой задачи используют шерстяные нити (шелковинки), наклеенные на поверхность модели либо закрепленные на проволочной сетке. Возможна постановка эксперимента с подачей цветного дыма в характерные зоны потока, но продолжительность такого эксперимента (в трубах с повторной циркуляцией воздуха), как правило, весьма мала вследствие общего задымления всего аэродинамического тракта.