Comprendre la conception des souffleries

Soufflerie en circuit fermé : chambre de décantation, convergent et hélice

Voici notre deuxième leçon sur la conception et le dimensionnement des souffleries. Si vous avez manqué la première partie, vous pouvez l'obtenir ici.

Conception d'une soufflerie en circuit fermé : la chambre de décantation.

Dans cette section, l'air est manipulé car je dois décomposer les turbulences, redresser le flux (l'aligner avec l'axe du tunnel) de manière à présenter un flux homogène et uniforme dans la chambre d'essai.

Les La chambre de décantation est composée d'un nid d'abeille (de section circulaire ou hexagonale) qui permettent de redresser le courant aussi bien dans le plan horizontal que dans le plan vertical.

Un autre effet du nid d'abeille est celui de la rupture partielle de la turbulence de l'écoulement en fonction de l'ordre de grandeur du diamètre des sections.

Pourquoi les nids d'abeilles sont-ils importants dans la soufflerie ?

Le redresseur de flux de type nid d'abeille est composé de une série de tubes de petit diamètre (généralement entre 5 et 7 mm) et d'une quinzaine de centimètres de long. Ces tubes sont disposés coaxialement au conduit dans lequel ils se trouvent (généralement dans la zone du tunnel où les vitesses sont les plus faibles possibles pour minimiser les pertes de charge) et sont collés les uns aux autres pour former des structures, généralement hexagonales (semblables à des nids d'abeilles, d'où leur nom), qui couvrent toute la surface de la section où ils sont placés.

Concevons un nid d'abeilles pour les essais en soufflerie.

A titre d'exemple, il est mentionné que, dans une galerie ayant une section où les 3,6 x 0,9 le nid d'abeilles du compteur est présent, quelque chose comme 78 000 tubes de 7 mm de diamètre sont disposés. Le rôle du nid d'abeilles est d'éliminer les composantes de la vitesse d'écoulement normales aux parois et de diriger l'écoulement uniquement et autant que possible dans la direction de l'axe du conduit. En général, les nids d'abeilles ou les nids d'abeilles sont placés juste avant le début de la convergence et donc juste avant la chambre d'essai.

\(\begin{align}) \frac{u_{ex}’}{u_{en}’}=\frac{1}{1+k}^{\frac{n}{2}} \Nfin{align}\)

Comme la taille des tourbillons reste encore considérable, je dois les abattre définitivement à l'aide d'un ou plusieurs filets dans lesquels l'écoulement subit une et l'échelle de turbulence diminue de façon évidente..

Envisager la relation entre Dryden et Schubauer :

Où ?

\N( u_{ex}' \N) : les fluctuations à la sortie du réseau

\N- \N- \N- \N- \N- \N( u_{en}' \N- \N) : grille les fluctuations d'entrée

\N( k \N) : grille performance définie par le fabricantr

\( n \) : nombre de grilles

Nid d'abeilles de la soufflerie : redresseur de flux.

Les filets ont pour mission de la rupture des structures tourbillonnaires à grande échelle et en les transformant en structures tourbillonnaires plus petites et plus uniformes, ce qui rend les profil de vitesse plus uniforme. Les réseaux ont cependant, comme déjà mentionné, le défaut de dévier la direction principale de l'écoulement, il est donc nécessaire de les positionner autour d'éléments (le nid d'abeille) capables de "faire".redressement" le flux. Ce sont des composants qui ont tendance à se salir et qui, comme le nid d'abeille, nécessitent donc un entretien fréquent. Vous trouverez de plus amples informations sur le nid d'abeilles en soufflerie dans la rubrique Wiki.

L'écoulement doit s'accélérer : la section convergente dans les essais en soufflerie.

Le dernier tronçon avant la chambre d'essai est le convergent qui a pour tâche principale d'accélérer le courant.

Le convergent est utilisé pour réduire la section et donc augmenter la vitesse du fluide, tandis que le convergent est utilisé pour réduire la section et donc augmenter la vitesse du fluide. réduire simultanément le niveau de turbulence et l'épaisseur des couches limites sur les parois. Il est affecté par un gradient de pression négatifet donc favorable, (puisqu'il y a plus de pression au début du convergent et moins à la fin) il y a donc pas de problème de séparation de la couche limite, ce qui permet un rétrécissement assez rapide de la section. Le taux de contraction est généralement de l'ordre de 6, très rarement supérieur.

Nous sommes confrontés à une l'accélération convective qui ne varie pas dans le temps mais qui dépend uniquement de la géométrie de la section.

Un autre effet du convergent est de produisent la réduction des fluctuations longitudinales car l'accélération est comme un étirement du flux.

Le long du tunnel, de petits évents sont souvent envisagés pour adapter la pression du flux.

Bilan énergétique d'un laboratoire de soufflerie.

Une fois que vous avez calculé toutes les pertes dans le tunnel, les la dernière étape consiste à déterminer la taille et la puissance de l'hélice ce qui permet de récupérer les pertes et d'accélérer le flux pour l'analyse dans la section d'essai.

Pour compenser la la pression ou les pertes de charge (en termes simples) que le fluide subit dans la soufflerie, il est nécessaire d'introduire un certain niveau de pression dans la soufflerie. quantité d'énergie dans le fluide chaque seconde. Il est donc nécessaire d'équiper la soufflerie d'un ventilateur commandé par un moteur. Le moteur (typiquement un moteur électrique qui a l'avantage de fournir une poussée presque constante sans les vibrations d'un moteur alternatif) peut être coaxial au ventilateur ou externe.

L'hélice de la soufflerie.

Le cas de la le moteur externe est le meilleur parce qu'il est plus blindé et produit donc moins de perturbations sur le fluide (en termes acoustiques) en le chauffant encore moins. Le ou les ventilateurs sont composés d'une ou d'une série d'hélices coaxiales ou juxtaposées ; dans les tunnels supersoniques, les hélices sont de véritables compresseurs axiaux ou centrifuges ; ils ont pour tâche principale de transférer l'énergie cinétique fournie par le moteur au fluide sous forme d'énergie de pression. Il convient de noter que, contrairement à la croyance populaire, le ventilateur ou le compresseur fournit un saut de pression et NON un saut de vitesse. Le transfert n'est bien sûr ni adiabatique ni isentropique, ce qui signifie qu'une partie de l'énergie cinétique est perdue en chaleur.

Hélice et ventilateurs pour la conception de la soufflerie.

Le ventilateur est placé en aval de l'enceinte d'essais dans une zone à forte section pour réduire la puissance à fournir. Il doit également être placé le plus loin possible de l'entrée de l'enceinte d'essais en fonction du trajet que doit effectuer le fluide, l'idéal serait donc de le placer juste derrière la maquette. Cependant, cette solution est défavorable car à la fin de l'enceinte d'essai, la vitesse est maximale pour deux raisons principales : 1) dans la chambre d'essai, l'objectif est toujours de ont la vitesse maximale; 2) à l'extrémité de la chambre d'essai, la couche limite est plus épaisse que dans la zone centrale de la chambre d'essai, ce qui entraîne une diminution de la section efficace vue par le fluide. Cela signifie que la vitesse est encore plus élevée qu'au début de l'enceinte d'essais.Le ventilateur est donc placé à l'extrémité du divergent, où la vitesse locale est plus faible.

Pour empêcher le flux après l'hélice de tourner, j'ai également insérer des lames de stator pour redresser le courant.

La position de l'hélice est dictée par les performances et le coût.

Le meilleur compromis entre la vitesse du flux d'entrée et la turbulence du flux est de positionner l'hélice après le deuxième coin.

Traitement de la couche limite pour les essais en soufflerie automobile.

Pour les souffleries automobiles :

À partir du convergent, une fois que l'écoulement est redressé et que la turbulence est réduite, la couche limite dans la paroi inférieure renaît avant de pénétrer dans la section d'essai.

Pour éviter ce phénomène, deux stratagèmes sont utilisés :

– Aspiration de la couche limite en amont du modèle par une série de petits trous.

– Bande mobile : tapis roulant qui permet de modifier la condition limite de vitesse nulle sur la paroi, ce qui a pour effet de ne pas former de couche limite.