RÜZGAR TÜNELİ NEDİR?

image 26 Eyl 2014

RÜZGAR TÜNELİ NEDİR?

Havada hareket eden ya da bir hava akımının etkisinde kalan her türlü araç ve yapıların üzerine, aerodinamik kuvvet ve momentler etki eder. Bu kuvvet ve momentlerin bulunması, akım şeklinin ve yapısının belirlenmesi, tasarım açısından büyük önem taşır.

Bu olguları belirlemek için uçuş denemeleri, balistik tüneller, yol denemeleri ve rüzgâr tünelleri gibi çeşitli deneysel yöntemler kullanılır. Rüzgar tünelleri, hava akışına ilişkin kuramsal ve sayısal bilgilerin en güvenli, ucuz ve çabuk bir biçimde elde edilebildiği ortamlardır. Bu özellikleriyle, yapılan tasarımların uygunluk bakımından izlenip, geliştirilmesine de olanak sağlamaktadırlar. Uçak, helikopter, paraşüt, balon gibi hava taşıtları ile otomobil, kamyon, otobüs, motorsiklet gibi kara taşıtlarının aerodinamik özelliklerinin incelenmesi; özellikle yüksek binaların hava akımına etkilerinin bulunması, çanak anten, kule, köprü, şemsiye, kask gibi cisimlerin hava ile etkileşimlerinin bulunması, fırtına ortamında dayanımların incelenmesi gibi pek çok deney rüzgar tünellerinde yapılabilir.

 

Rüzgar tünelinde deneyi yapılacak cismin kendisi veya ölçekli modeli deneyin yapıldığı test odasına monte edilir,  istenen hızda rüzgar verilir, gerekli açı ayarlamaları yapılır, ölçüm sistemleri ile ölçümler alınır veya akımın incelenmesi için değişik tekniklerle akım görüntüleme testleri yapılır.

 

Çeşitleri;1

 

Hızlarına göre

  • Sesaltı hızlar için rüzgâr tüneli
  • Ses hızına geçiş için rüzgar testi
  • Sesüstü hızlar için rüzgâr tüneli

 

Çevrim tipine göre

  • Kapalı rüzgâr tünelleri
  • Açık rüzgâr tünelleri

 

Günümüzde rüzgar tünelleri tasarım biçimleri ve hız limitlerine göre değişik sınıflara ayrılırlar. Tasarım biçimlerine göre kapalı ve açık devre olmak üzere iki, hız limitlerine göre de ses altı, ses hızına geçiş ve ses üstü olmak üzere üç tür rüzgar tüneli vardır. Akım kalitesinin yüksek, enerji harcaması ve gürültüsünün az olması nedeniyle, kapalı devre sistemler daha avantajlıdır.

 

TARİHÇE

  1. yüzyıldakiuçma sevdalıları basit bir pervane sitemiyle çalışan kare kesitli her iki ucu açık bir dikdörtgenler prizması olarak yapmışlardır. Ancak daha sonraları bu tür bir sistemin içinden geçen havanın doğrusallığında (lineerliğinde) sorunlar yarattığı anlaşılmış ve bu durum onları başka arayışlara yönlendirmiştir.

İngiliz bilim adamı Francis Herbert Wenham, bir seri insansız başarısız planör imal etme teşebbüsünde bulunmuş. Çalışmaları esnasında, kuş kanadı benzeri bir kanattaki taşımanın çoğunun kanadın önünde oluştuğunu bulmuştur. Bunu daha da ileri götürmüş ve ince kanatların birçok kişinin iddiasının aksine yarasa kanadı tipi kanatlardan daha iyi olduğunu, çünkü bu tür ince kanatların ağırlıklarına oranla daha çok hücum kenarları olduğunu farketmiştir. Günümüzde bu ölçüm, kanadın açıklık oranı olarak bilinmektedir.1866‘da bu çalışmasını o sıralarda yeni oluşmaya başlamış olan İngiltere Kraliyet Havacılık Topluluğuna sunmuş, ve çalışmasını kanıtlamak için, 1871 yılında, dünyanın ilk rüzgâr tünelini inşa etmeye karar vermiştir.

 

 

2
1935 RÜZGAR TÜNELİ
3
GÜNÜMÜZ DE Kİ RÜZGAR  TÜNELİ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RÜZGAR TÜNELİNDE YAPILAN TESTLER

4Yük Ölçüm Testi

Aerodinamik yüklerin belirlenmesi gerektiğinde yük ölçüm testleri yapılır. Farklı hız, açı ve model konfigürasyonlarında modele etkiyen aerodinamik kuvvetleri bulmak için dış balans ve iç balanslardan faydalanılır. Tüm balanslar aerodinamik kuvvetlerin ölçülmesi için kullanılır ancak dış balans sistemi test odasının dışında yer alırken farklı çap ve kapasitelere sahip iç balanslar modelin içinde yer alır. Tüm balanslar 6 bileşenlidir. Test edilecek cisimin geometrik ve aerodinamik özelliklerine göre hangi balansın kullanılacağına test öncesi yapılacak analizlere göre karar verilir.

 

 

TEKNİK ÖZELLİKLER

  • Dış balans sistemi
  • İç balans sistemi (2 adet)
    Balans sistemleri, -10 ile +45 °C sıcaklık değerleri arasında çalışmaktadır. Yük aralıkları ve çalışma prensipleri farklıdır. Üç balans sistemi de 3 kuvvet – 3 moment olmak üzere altı aerodinamik kuvvetmoment bileşenini ölçebilmektedir. Kuvvet ve özellikle moment değerleri modelin ölçeğine ve bütünleme şekline bağlıdır.
    Test öncesi hazırlıklarda ART personeli tarafından gerekli bilgi ve mühendislik desteği sağlanmaktadır.
    ART’nde gerçekleştirilmiş deney görüntüleri. Aşağıda verilmiştir.5

 

 

UYGULAMALAR

Genellikle alüminyum, çelik, kompozit veya ahşap malzemeler rüzgar tüneli modelleri ile kullanılır. Model üzerine etkiyen yerçekimi kuvveti ve aerodinamik kuvvetleri taşıyacak, test esnasında en az şekil değiştirecek ve herhangi bir şekilde bir parça kopması sonucu modele ve tünele zarar vermeyecek şekilde malzeme seçimi yapılarak
uygun tasarım ve doğrulama metodlarının kullanılması gerekir. Testin içeriğine göre model malzemesi seçimi için mühendislik çalışması yapmak gerekmektedir.

 

 

AKIM GÖRÜNTÜLEME TESTİ

Akış özelliklerinin belirlenmesi ve görüntülenmesi gerektiğinde uygulanır. Akış özellikleri tespit edilerek varsa aerodinamik                 uyumsuzluklar bulunur. ART’de duman, yağ ve iplikçik metodu ile akım görüntüleme testleri yapılabilir.

UYGULAMALAR

Genellikle alüminyum, çelik, kompozit veya ahşap malzemeler rüzgar tüneli modelleri ile kullanılır. Model üzerine etkiyen yerçekimi kuvveti ve aerodinamik kuvvetleri taşıyacak, test esnasında en az şekil değiştirecek ve herhangi bir şekilde bir parça kopması sonucu modele ve tünele zarar vermeyecek şekilde malzeme seçimi yapılarak
uygun tasarım ve doğrulama metodlarının kullanılır. Akım görüntüleme testleri yapılacaksa modelin siyah renge boyanması gerekmektedir. Testin içeriğine göre model malzemesi seçimi için mühendislik çalışması yapmak gerekmektedir.
ART’nde gerçekleştirilmiş deney görüntüleri.

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BASINÇ ÖLÇÜM TESTİ

Basınç ölçme testi akışkan dinamik deneylerinin temel ölçümlerinden birisidir.Bu testte model yüzeyindeki yerel basınçların ölçümü sağlanır.Bu testte Basınca duyarlı boya (PSP(Pressure Sensitive Paint)) tekniği kullanılır.

7

8

 

 

 

 

 

 

 

 

Basınca duyarlı boya (PSP), genellikle aerodinamik ortamlarda, hava basıncı ve yerel oksijen konsantrasyonunu ölçmek için bir yöntemdir. PSP yüzeyine lokal olarak uygulanan dış hava basıncına bağlı olarak farklı yoğunlukları, belirli bir dalga boyunun altında aydınlatma fluoresces boya benzeri bir kaplamadır.

Burada model psp ile kaplanır ve fırına verilir,daha sonra model rüzgar tüneline yerleştirilir ve belirli bir dalga boyundaki led lambalar,boya içindeki duyarlı probu uyarır.Bu prob bir foton yayabilir veya mevcut oksijenle söndürülebilir.Buna göre CCD adı verilen kamera ile bilgisaray ortamına atılır ve yalancı renklendirmeyle basınç değişiklikleri belirlenir.

 

 

KAYNAKLAR:

http://ruzgartuneli.net/

http://tr.wikipedia.org/

http://www.sage.tubitak.gov.tr/

http://www.nasa.gov/

http://windtunnel.onera.fr/

 

 

 

Array ( [0] => 11 [1] => 7 )