Quanti tipi di galleria del vento esistono?

Che cos'è e qual è la differenza tra i tipi di galleria del vento

Che cos'è una galleria del vento?

Gallerie del vento sono grandi tubi in cui scorre l'aria, simulando le azioni di un oggetto che vola nell'aria o si muove sul terreno. Utilizziamo le gallerie del vento per testare i modelli in scala di aerei, veicoli spaziali, automobili e motociclette. Alcune gallerie del vento sono abbastanza grandi da contenere a grandezza naturale versioni di veicoli o di qualsiasi parte di essi. In questo articolo tratteremo la classificazione della galleria del vento e i suoi componenti principali.

Aprilia Guzzi Galleria del vento

Galleria del vento: APRILIA GUZZI

Perché le gallerie del vento sono così importanti?

La possibilità di effettuare test nella galleria del vento si basa sul cosiddetto "principio di reciprocità", che afferma che dal punto di vista del valore delle grandezze fisiche che vengono misurate e della portata sul corpoÈ indifferente muovere un corpo in un fluido fermo o muovere il fluido intorno a un corpo fermo. Quindi, invece di avere l'aria ferma e un oggetto che la attraversa a velocità, lo stesso effetto si otterrebbe se l'oggetto rimanesse fermo e l'aria si muovesse a velocità davanti a lui. In questo modo un osservatore fermo potrebbe misurare le forze aerodinamiche che gli vengono imposte.

Le prime gallerie del vento sono state inventate verso la fine del XIX secolo, agli albori della ricerca aeronautica, quando molti tentavano di sviluppare aerei e missili supersonici di successo.

In seguito, lo studio in galleria del vento si è fatto strada: gli effetti del vento su strutture artificiali o oggetti, è stato necessario studiare quando gli edifici sono diventati abbastanza alti (come i grattacieli) da presentare grandi superfici al vento, e le forze risultanti dovevano essere contrastate dalla struttura interna dell'edificio. La determinazione di tali forze era necessaria prima che le norme edilizie potessero specificare la resistenza richiesta per tali edifici e tali test continuano a essere utilizzati per edifici grandi o insoliti.

tipi di galleria del vento

Qual è la relazione tra i test in galleria del vento e la CFD (fluidodinamica computazionale)?

Ancora più tardi, i test nella galleria del vento è stato applicato alle automobiliNon tanto per determinare le forze aerodinamiche in sé, quanto piuttosto per stabilire come ridurre la potenza necessaria per spostare il veicolo su strada a una determinata velocità. In questi studi, l'interazione tra la strada e il veicolo gioca un ruolo significativo, e questa interazione deve essere presa in considerazione quando si interpretano i risultati dei test. In una situazione reale, la carreggiata si muove rispetto al veicolo ma l'aria è ferma rispetto alla carreggiata, mentre nella galleria del vento l'aria si muove rispetto alla carreggiata, mentre la carreggiata è ferma rispetto al veicolo di prova. Alcune gallerie del vento per test automobilistici hanno incorporato nastri mobili sotto il veicolo di prova nel tentativo di approssimare la condizione reale, e dispositivi molto simili sono utilizzati nei test in galleria del vento delle configurazioni di decollo e atterraggio degli aerei.

I progressi della fluidodinamica computazionale (CFD) su computer digitali ad alta velocità ha ridotto la richiesta di test in galleria del vento. Tuttavia, i risultati della CFD sono ancora non è completamente affidabile e le gallerie del vento vengono utilizzate per verificare le previsioni della CFD..

Correlazione CFD e Windtunnel

Correlazione CFD e Windtunnel

Due tipi principali di galleria del vento: a circuito aperto e a circuito chiuso.

Le gallerie del vento si dividono in due categorie principali:

  • aperto gallerie ciclabili (tipo EIFFEL)
  • chiuso gallerie ciclabili (gallerie di tipo PRANDTL)

Un'altra classificazione delle gallerie del vento distingue quest'ultima dalla velocità del flusso nella camera di prova:

  • incomprimibile subsonico se il numero di Mach corrente è compreso tra 0 e 0,3 circa;
  • comprimibile subsonico se il Mach corrente è compreso tra 0,3 e 0,8 circa;
  • tunne transonicols se il Mach corrente è compreso tra 0,8 e 1,2;
  • tunnel supersonici se il Mach corrente è compreso tra 1,2 e 5;
  • tunnel ipersonici se il Mach corrente è maggiore di 5.

Poiché siamo interessati al settore degli sport motoristici, parleremo dei tunnel automobilistici in cui la velocità dell'aria è subsonica. Si dividono in due categorie:

  • Flusso esterno I tunnel vengono utilizzati per studiare il flusso esterno attraverso lo chassis.
  • Tunnel climatici sono utilizzati per valutare le prestazioni di sistemi di porte, sistemi frenanti, ecc. in varie condizioni climatiche.

Per le gallerie a flusso esterno vengono utilizzati diversi sistemi per compensare l'effetto dello strato limite sulla superficie stradale, tra cui sistemi di nastri mobili sotto ogni ruota e sotto la carrozzeria dell'auto (sistemi a 5 o 7 cinghie) o un'unica grande cinghia sotto l'intera auto, oppure altri metodi di controllo dello strato limite come palette o perforazioni per aspirarlo.

Le misure che vengono effettuate sono tipicamente quelle di: velocità globali e locali, pressione, temperatura e forze esercitate dal fluido sul corpo. Nella galleria del vento il cosiddetto visualizzazioni della pressione, della temperatura e dei campi di forza che si stabiliscono sulla superficie del corpo o del campo di velocità del flusso. Nel primo caso, la superficie del corpo viene rivestita con particolari sostanze sensibili alla temperatura, pressione o forze di attrito.

Nel secondo caso, traccianti speciali Si utilizzano sostanze coloranti o fumi che permettono di visualizzare il flusso intorno al corpo. Un altro modo per effettuare le visualizzazioni è quello di utilizzare fili di lana fissati alla superficie del corpo o a supporti che vengono poi opportunamente spostati per studiare particolari aree del campo.

Nelle gallerie d'acqua, Come traccianti vengono utilizzati anche inchiostri o sostanze opache come il latte.che ha il vantaggio di non essere inquinante e di costare poco, oltre ad avere una densità molto simile a quella dell'acqua. Nelle gallerie supersoniche (ma in generale in tutte le gallerie con flusso comprimibile) le visualizzazioni vengono effettuate sfruttando il fenomeno della rifrazione della luce che attraversa due sostanze con densità diverse.

Descrizione dei tipi di galleria del vento: tipo aperto o chiuso.

Tunnel a circuito aperto.

Le gallerie a ciclo aperto nella parte anteriore sono generalmente composte da un'imboccatura e da un condotto con una sezione costante (di solito con una sezione o circolare o rettangolare) dove sono collocati alcuni dispositivi per controllare la qualità del flusso in entrata. A questo condotto ne segue un altro (a sezione circolare o rettangolare) di tipo convergente che termina nel punto di partenza della camera di prova. Il camera di prova ha una sezione costante ed è dove viene inserito il modello dell'oggetto che si vuole studiare. Nella camera di prova la velocità raggiunta dal fluido è la più alta, e precisamente deve essere al massimo la velocità di progetto. Se volete vedere un esempio funzionante di galleria del vento aperta, guardate qui video.

Come funziona una galleria del vento aperta?

La camera di prova è seguita da una condotto divergente (generalmente a sezione circolare) che viene chiamato divergente o diffusore. In un certo punto del divergente si trova il motore, elettrico e chiuso, a cui sono collegati uno o più ventilatori. I ventilatori hanno il compito di trasferire l'energia cinetica generata dal motore al fluidoche viene così aspirato nella sezione di prova. Questi componenti sono seguiti da un ulteriore condotto divergente per la compressione del flusso e infine dalla sezione di espulsione per lo scarico del flusso nell'ambiente esterno.

Galleria del vento ad anello aperto

Galleria del vento ad anello aperto

È importante tenere in considerazione che i fanche, come già detto, hanno il compito di trasferire al fluido l'energia cinetica fornita dal motore, si trovano a valle della camera di prova. energia cinetica necessariaInoltre, generano una serie di vortici e turbolenze a valle, la cui presenza nella camera di prova, e quindi sul modello, altererebbe completamente il valore delle misure effettuate.

Gli svantaggi di un tunnel aperto sono il rumore e la perdita apparente di energia dovuta allo scarico del fluido accelerato nell'atmosfera. In realtà quest'ultimo svantaggio non si verifica del tutto. Infatti, se si unisse l'uscita del flusso dalla galleria con l'ingresso e si creasse una galleria chiusa (come descritto di seguito) si verificherebbero delle perdite di pressione (cioè perdite di energia del fluido dovute all'attrito). Questo spiega perché le gallerie del vento a ciclo aperto esistono ancora e sono utilizzate per i test a bassa velocità.

Galleria del vento a circuito aperto

Uno svantaggio molto più significativo di quello appena descritto è dato dal fatto che la camera di prova è chiusa e la pressione al suo interno è inferiore a quella esterna (si veda a questo proposito il teorema di Bernoulli). Proprio per questo motivo, la camera di prova deve essere perfettamente sigillato per impedire l'infiltrazione di fluido dall'esterno che, essendo a pressione più elevata, penetrerebbe nella camera, alterando in modo significativo l'andamento del flusso intorno al modello e quindi le misure effettuate.

Galleria del vento ad anello chiuso.

I tunnel ad anello chiuso hanno gli stessi componenti principali dei tunnel ad anello aperto. Il L'unica differenza è che il flusso, invece di essere espulso all'esterno del tunnel, viene ricircolato all'interno.. I vantaggi rispetto alla soluzione aperta consistono nel possibilità di variare le caratteristiche del fluido utilizzato (pressione, temperatura, umidità, viscosità e così via) e di poter utilizzare una camera di prova aperta o semi-aperta, con notevoli semplificazioni in termini di logistica nel posizionamento dei modelli da provare. Le gallerie ad anello chiuso devono essere dotate di con scambiatori di calore e radiatori in grado di raffreddare il fluido che si riscalda gradualmente durante il flusso, con la possibilità di alterare le misure effettuate.

Galleria del vento ad anello chiuso

Galleria del vento ad anello chiuso

Dove volete condividere questo post?