Essais en soufflerie en circuit fermé

Conception et dimensionnement d'une soufflerie d'essai en circuit fermé

Les principaux éléments d'un essai en soufflerie.

Les avantages d'une soufflerie en circuit fermé.

Pour un même débit d'air, le La soufflerie en circuit fermé permet de récupérer une partie de l'énergie cinétique.y et les pertes de charge ne sont que les pertes dans les conduits.

Outre leur coût plus élevé, les tunnels en boucle fermée présentent les caractéristiques suivantes inconvénient : le flux s'échauffe.

Le nombre de Reynolds diminue donc lorsqu'au contraire les expériences doivent être maintenues à constante Re. Il faut donc refroidir le flux.

\nu(T)\propto T^{1.75}\end{align} \)

L'importance de la gestion de la température dans les essais en soufflerie.

Les les tunnels peuvent être aspirés ou soufflés en fonction de la position de l'hélice, en amont ou en aval.

L'énergie perdue dans les tunnels ouverts est \( E= \frac{1}{2}mv^2 \), l'expérimentation coûte beaucoup plus cher et est affectée par la température du laboratoire expérimental.

Classification en soufflerie selon la section d'essai.

Les souffleries sont également classées en fonction de la section de test.

Elles se divisent en galeries de veines libres et en galeries de veines guidées ; les premières sont celles que l'on appelle les galeries de veines guidées. OPEN JETs dans lesquels la section d'essai n'est pas délimitée, tandis que les seconds ont une chambre d'essai avec un carré, rectangulaire, circulaire, octogonal section délimitée par des murs, dont les angles sont arrondis pour éviter la formation de tourbillons.

Il existe également un type de soufflerie appelé ¾ OPEN JETLe tunnel est délimité au fond, pour simuler le terrain.

L'influence de Mach à grande vitesse dans les essais en soufflerie.

Dans les souffleries à nombre de Reynolds élevé, on a tendance à intervenir non seulement sur la vitesse de l'écoulement de l'air, mais aussi sur les caractéristiques de l'écoulement de l'air. la densité du fluide.

Pour ce faire, on utilise généralement nébuliseurs cryogéniques à l'azote.

En baissant la température, c'est comme si vous envisagiez de faire plus d'efforts. Mach.

\N- M=\frac{v}{v_{sound}} \N- depuis \N- \N(\Nnu(T)\Npropto T^{1.75}) \)

Donc en abaissant la température, on peut augmenter le nombre de Mach et le nombre de Reynolds.

Exigences relatives à la chambre d'essai d'une soufflerie.

C'est l'endroit où l'on place l'objet à tester ou où l'on effectue des mesures sur le flux. Il est fondamental de reproduire autant que possible les conditions réelles dans lesquelles l'objet à tester fonctionne. écoulement parfaitement connu en termes de nombre de ReynoldsLa chambre d'essai est le point où l'écoulement est à une vitesse plus élevée, c'est-à-dire la vitesse maximale de conception de la soufflerie. La chambre d'essai est le point où l'écoulement est à une vitesse plus élevée, c'est-à-dire la vitesse maximale de conception de la soufflerie ; c'est aussi, bien sûr, le premier élément conçu de la soufflerie et il doit être suffisamment grand pour accueillir le modèle que vous souhaitez essayer afin de ne pas rencontrer le problème du verrouillage..

L'impact de la taille de la chambre d'essai dans les essais en tunnel de vent.

Ce phénomène est en pratique l'effet des parois de la chambre d'essai sur les lignes d'écoulement et sur la vitesse du fluide à proximité de l'objet à tester. Dans toutes les souffleries, il y a un effet de blocage dans la ligne théorique, car si l'organisme se trouve en train d'opérer, par exemple dans l'atmosphère, il se trouvera en train d'opérer dans un environnement "théoriquement infini" alors que dans la soufflerie il se trouvera toujours en train d'opérer dans un environnement de quelques mètres carrés de section, donc, si le modèle est "en train d'opérer", il se trouvera en train d'opérer dans un environnement "théoriquement infini". suffisamment petite par rapport à la taille de l'enceinte d'essai, vous pouvez réduire cet effet ou en tout cas corriger les données obtenues par des modèles mathématiques.L'analyse des données est réalisée à l'aide d'un logiciel d'analyse des données, spécialement calibré pour la géométrie particulière de la chambre. d'essai en question, implémenté directement dans les processeurs qui traitent les données provenant des capteurs situés dans le tunnel.

Quels sont les principaux facteurs permettant de dimensionner correctement une chambre de soufflerie ?

Pour dimensionner l'enceinte d'essai, je dois partir des dimensions de l'enceinte d'essai. et de Reynolds que je dois créer..

A partir des dimensions des modèles que je dois analyser, en tenant compte d'une distance adéquate par rapport aux parois pour éviter le forçage dans le fluide, j'obtiens le diamètre du section de test que je dois créeret puisque \(\frac{L_{TS}}{D_{TS}}\approx 2 \) alors je peux facilement obtenir sa longueur.

Estimation de la résistance à la poussée dans les essais en soufflerie.

Il est important de savoir que la surface de la section d'essai n'est pas constante sur toute sa longueur, mais qu'elle a tendance à augmenter, car la viscosité donne lieu à une augmentation de la surface de la section d'essai. Couche limite évolutive (dans laquelle l'épaisseur augmente progressivement) donnée par la v = 0 imposée par les parois au courant.

Le courant est comme s'il voyait la section transversale qui se réduit progressivement et, dans le cas d'un tunnel subsonique, la section transversale est réduite. augmentation de la vitesse pour la conservation du débit lorsque la pression statique est réduite. La diminution de la pression entraîne l'apparition d'une force de résistance.

Pour le calculer, j'ai considérer une section moyenne et la multiplier par la pression afin de connaître la force parasite.

\N- (\N- Début{align}) \frac{\Delta p}{\Delta x}A_{media}\Delta x= F_{drag}\end{align} \)

où

\(\begin{align} A_{media}=\frac{A_{ent}+A_{ex}}{2}\end{align} \)

Cela correspond à la la force de résistance (appelée résistance de flottabilité) due au gradient de pression.

Dans la phase de conception en soufflerie, je dois donc tenir compte de cette augmentation de section de slight suivant un angle α d'environ 1/2 °.

Dissipation de l'énergie dans les souffleries à circuit fermé.

La vitesse v(x) est lié aux pertes de charge selon la loi \( \Delta p_0\propto v^2 \) Il est donc nécessaire que la vitesse diminue afin d'éviter des pertes de charge importantes (où \( P_0 \) signifie la valeur de la pression totale).

Pour cette raison, un un élément divergent est installé à la fin de la section d'essai pour ralentir le flux.

Pourquoi une section divergente est-elle présente dans une soufflerie à circuit fermé ?

Il s'agit de l'élément situé après la chambre d'essai, qui s'imagine suivre le flux du tunnel. Il a plusieurs tâches : la première est de réduire la vitesse en augmentant la section, la deuxième est de réduire la vitesse en augmentant la section, la troisième est de réduire la vitesse en augmentant la section. la deuxième fonction de l'élargissement de la section est purement fonctionnelle pour la jonction du conduit au convergent dans les tunnels en boucle fermée. Le ralentissement du fluide après la chambre d'essai est fondamental car en positionnant le moteur, et donc le ventilateur ou l'hélice, dans un point de basse vitesse, il est possible de installer un moteur moins puissant et donc moins coûteux et plus petit. Il y a un gradient de pression positif et donc défavorable dans le divergent, puisque la pression à la fin du divergent est supérieure à la valeur de la pression au début. Cela conduit à un l'épaississement de la couche limite et donc la possibilité d'un phénomène très néfaste de séparation de la couche limite.Ce phénomène peut être évité par des dispositifs appropriés d'aspiration de la couche limite ou de soufflage ou par des angles de divergence très faibles (maximum 2 ° ou 3 °). Une autre solution est celle de les divergents rapides dans lesquels sont utilisés des filets ou des cloisons intermédiaires, capables de provoquer un recollement de la couche limite sur la paroi divergente elle-même..

Le bilan des pressions totales dans une soufflerie à circuit fermé.

Pour chaque composant, il est possible de déterminer le bilan suivant afin de déterminer les pertes de charge :

\(\N- début{align} P_{0_{en}}=P_{0_{ex}}+\NDelta P_0\n- fin{align} \N- début{align} P_{0_{en}}=P_{0_{ex})

Où \(P_{0_{en}}\) est la pression totale à l'entrée de la section considérée, est la pression totale à la sortie de la section considérée tandis que l'autre terme est le perte enregistrée dans la section considérée.

Dimensionnement de la section divergente dans les souffleries : première estimation.

Pour en revenir à la description de la section divergente, la l'angle γ des petites parois plus les pertes sont faibles ; cependant, il faut tenir compte du fait qu'un un petit angle implique une très grande longueur de sectionOn recherche donc un compromis entre la longueur du divergent et l'angle d'inclinaison des parois.

Pour les sections circulaires, l'angle est généralement entre 3 et 5 °pour les sections avec des diffuseurs plats γ <6 °.

En général, les le rapport entre la zone de sortie et la zone d'entrée est de 4Par conséquent, en réglant l'angle désiré, la longueur divergente requise est facilement obtenue.

L'efficacité d'un divergent oscille entre 70 et 80%.

Les coins dans une soufflerie subsonique.

Ils sont utilisés pour fabriquer le changement de direction du fluxIls sont constitués d'un conduit dont l'angle est convenablement arrondi et de divers profils d'aile disposés en rangées qui ont pour tâche de faciliter la courbure du flux. Les courbes sont affectées par le phénomène de séparation de la couche limite en raison de leur forte courbure et du fait que le conduit de sortie a parfois une section plus grande que celle de l'entrée et qu'il y a donc un gradient de pression défavorable.

La conception des angles dans les souffleries à circuit fermé.

Cependant, grâce au fait que que des tableaux de profils sont utilisésIl est donc possible d'éviter ce phénomène gênant. Les courbes, de par leur nature, ont tendance à introduire une vorticité axiale qui peut toutefois être minimisée grâce à l'utilisation de dispositifs spéciaux et à la conformation des courbes elles-mêmes.

Ainsi, après la section divergente, nous pouvons nous nous trouvons devant une section à section constante ou immédiatement un anglequi permet la rotation du flux de 90°, ce qui, avec des sections d'entrée et de sortie constantes, donne un rendement de 80/90%.

Pour faciliter la courbure de l'écoulement, le coin est équipé de déflecteurs/ailes déflectrices qui, dans les tunnels les moins chers, sont essentiellement constitués de feuilles pliées et, dans les autres, de véritables profils d'ailes.

Les l'utilisation de profils d'aile permet d'insérer des tuyaux pour le passage du liquide de refroidissement afin d'abaisser la température du courant par convection forcée.

Perte de pression sur les coins lors d'essais en soufflerie.

Cette stratégie permet d'éviter d'avoir des tuyaux de refroidissement supplémentaires le long du tunnel, qui provoquent des interférences avec le fluide, augmentant ainsi les pertes de charge.

Comme j'ai des vitesses élevées dans la première partie, après le premier virage, nous avons perdu plus d'un million d'euros. 50% des pertes totales dans les tunnels.

Les autres coins sont reliés par des sections à section constante ou divergente qui ont les mêmes caractéristiques que la divergente décrite ci-dessus.

À la sortie du quatrième coin, l'écoulement se produit avec une vitesse minimale, des effets de vibration et la totalité de la couche limite accumulée dans les autres sections.

Pour les autres composants, ne manquez pas le prochaine leçon!