Аэродинамическая труба

Аннотация. Представленный образец аэродинамической трубы возможно использовать в демонстрационных или исследовательских целях. Рассмотрены актуальность, ход работы, результаты.
Ключевые слова: аэродинамическая труба, аэродинамика, скорость потока, модульная структура, моделирование

Под понятием "Аэродинамическая труба" в современном мире понимается техническое устройство, предназначенное для моделирования воздействия среды на движущиеся в ней тела. В качестве объектов исследования выступают модели, части или сами объекты.

Использование оборудования такого рода связано с необходимостью заблаговременного изучения специфики движения объекта в среде. Широкое применение аэродинамические трубы нашли в автомобильной, авиационной и строительной областях, однако они актуальны и для других сфер человеческой жизни.

Целью работы было создание рабочего прототипа аэродинамической трубы, который возможно использовать в демонстрационных и исследовательских целях.

Работа аэродинамической трубы предполагает изучение влияния формы объекта, на характеристики потока среды, окружающей его. Наиболее оптимальными являются способы, связанные с измерением давления по поверхности тела и вблизи нее, сил, действующих на тело и их моментов, изменения скорости потока вблизи тела, визуализацией течений вокруг тела.

В основе действия аэродинамической трубы лежит принцип обращения движения, заключающийся в рассмотрении не объекта, движущегося в среде, а среды движущейся по отношению к объекту во встречном направлении, позволяющий сохранять статичным исследуемый объект. Использование данного метода определяет первый компонент трубы - систему прокачки вещества. В трубах, использующих в качестве среды воздух, эту роль выполняют один или несколько вентиляторов. Их характеристики определяют максимальные скорость и давление потока.

В ходе работы были изучены способ описания взаимосвязи характеристик вентилятора при помощи характеристической кривой и методы их изменения, на основе чего был сделан вывод о наиболее эффективном способе использовании оборудования.

Также была выведена формула зависимости скорости потока в трубе от ее площади сечения и производительности вентилятора.

Формула - Определение скорости потока в аэродинамической трубе, Q – производительность вентилятора (м3/ч), S - площадь поперечного сечения трубы (м2).

Разработанный прототип аэродинамической трубы имеет модульную структуру (рисунок 1), что позволяет заменять компоненты под нужды исследования. Общий принцип работы заключается в прокачке воздуха через рабочую камеру с установленными решетками для создания тонких потоков. Для визуализации обтекания используется дым, впрыскиваемый в среду (рисунок 2).
Рисунок 1 – Модульная конструкция прототипа
Рисунок 2 – Визуализация обтекания в аэродинамической трубе
В заключение отметим, что созданный образец удовлетворяет поставленной цели, для проведения научных исследований необходимо дополнительно оснастить рабочую камеру анемометром и манометром, что возможно благодаря модульной конструкции.

А. М. Подъельский, А.С. Архипов