project: aerodynamica in een windtunnel

Als ik de rookgenerator af heb en hij werkt goed dan zal ik een bouwbeschrijving posten.

Dat is mooi dan, ik ben uren bezig geweest met alle houten balken zagen en vijlen.

 

Is het misschien een idee om een hol koper/messing buisje om een soldeerbout te wikkelen? Met rookvloeistof voor een rookmachine geeft dat ook een goed resultaat.
Je moet dan wel iets verzinnen om de vloeistof te doseren. Iets van een pompje met een regel naald (zoals van een nitro motor)

 

Hi Jasser

Heb voor een PWS werkstuk een forse windtunnel gebouwd speciaal voor het testen van aerodynamica van vrachtwagens met een schaal model 1:25 . De tunnel staat nu te koop op marktplaats.
De turbulentie is niet zo belangrijk bij het testen van iets zonder vleugels. Op de weg is ook veel turbulentie. Het gaat wel lastig zijn met het meten omdat er dan te veel schommelingen ontstaan. In een echte windtunnel brengen ze zelfs turbulentie aan door er een stuk gaas voor te leggen. Ik heb in mijn tunnel een stuk aluminium loop rooster geplaats.

Weet je al hoe je gaat meten ?

vr gr
Peter

 

Ja, ik heb zelf een windsnelheidsmeter gemaakt (moet nog wel geijkt worden) en draag- en luchtweerstandskracht ga ik meten m.b.v. een twee-assige mechanische krachtenbalans (van aluminium) die ik aan't maken ben.

 

@Jasser en Pieter,

Ik heb de nodige ervaring opgedaan met het meten in een eigengemaakte windtunnel. Specifiek met een vrachtwagen schaalmodel. Een paar tips:
- Afhankelijk van de afmetingen van de meetkamer en het model kan je verschillende luchtsnelheden aan de zij- en bovenkant van je model krijgen.
- Hoe minder de turbulentie hoe minder schommelingen in je meting.
- Een te hoge luchtsnelheid werkt niet omdat de lucht onnatuurlijk loslaat
- Hou rekening met de wrijvingsweerstand van je meet opstelling
- Afhankelijk hoe je meet: de verhoogde luchtdruk in de meetkamer kant een behoorlijke storende factor zijn in de metingen.
- Probeer de temperatuur constant te houden. Koude lucht heeft een hogere dichtheid en de tunnel warmt snel op door de wrijvingsweerstand van lucht.
- De berekende CW waarden bij verschillende luchtsnelheden geeft een goede indicatie of je metingen kloppen. Bij lagere verschillende windsnelheden blijft de CW waarde constant.


Stuur mij maar een PB als jullie nog meer informatie willen.

Vr gr
Peter

 

Jammer dat ik dit nu pas lees, dit topic wordt nu wel interesant...Ok typ werk te doen.

@ the inventor #19
in je 2e formule staat een foutje je zegt kinetische energie te berekenen maar eigenlijk bereken je kinetisch vermogen dus geen Ek, maar Pk
In de formule vermenigvuldig je namelijk nog een keer met snelheid (m/sec)
De uitkomst van deze formule is Kg*m^2/sec^3 , dat is Kg*m/sec^2 * m / sec , dat is
N * m / sec , dat is J/sec, en dat is W je praat hier dus over het vermogen!

Overigens ga je er hierbij wel van uit dat alle 180 W van de motor in je bewegende luchtstroom terecht komt. Dirk Schipper schreef in post 20 al dat dat niet klopt
Ik schat je motor rendement op zo’n 50/60 %, en je propeller rendement op zo’n 85 %
Er zal dus eerder zo’n 90 W in de lucht terecht komen.

Een stukje verderop ga je zo de volumestroom door de propeller en de buis berekenen: Als je dit met het vermogen gaat berekenen zul je er achter komen dat een grote propeller met een lage luchtsnelheid een grotere flow (M^3/sec) genereerd dan een klein propellertje met een hoge snelheid. Als je verder geen rekenfouten maakt kom je dus nog steeds op een ander getal uit.
De flow is in een gesloten systeem natuurlijk wel constant (Volume veranderingen door druk verschillen verwaarloos ik hierbij! Dit kan dus alleen bij kleine druk/snelheids verschillen in het gas!)
Wat is hier aan de hand: gas/lucht heeft niet alleen kinetische energie, maar ook druk energie!
De lucht in een grote diameter buis vlak achter de ventilator heeft een hogere druk dan de lucht verderop in de buis waar de diameter kleiner is.
De kinetische energie van het gas neemt dus toe als je de diameter van de buis laat afnemen.
Die kinetische energie krijg je alleen niet gratis! De druk van het gas neemt hierbij af.

In de praktijk krijgt de ventilator voor een venturi een wat hogere tegendruk te verwerken, de flow neemt wat af en de druk van het verpompte gas is wat hoger. Verderop in de venturi neemt de druk van het gas weer af tot omgevingsdruk terwijl de snelhijd toeneemt tot een hogere waarde dan zonder venturi.
Ga je hiermee overdrijven dan krijgt de ventilator zoveel tegendruk te verwerken dat de bladen overtrekken: het rendement dondert totaal in elkaar.

Relatie (verschil)druk en snelheid wordt uitgerekend met de wet van bernoulli:
delta P = ½ rho*V^2
Als je met Kg/m^3 en m/sec rekent is de uitkomst N/m^2 oftewel Pascal.

@Dirk Schipper # 20
Volgens mij maak je hier een denkfoutje je stelt ½ mV^2 gelijk aan motorvermogen, dat kan niet: 1/2mV^2 is een kinetische energie. En energie is wat anders dan vermogen (energie/seconde).
Inventor deed dit wel goed, hij zette alleen het verkeerde symbool voor zijn formule. Vervolgens gaat hij hiermee de uiterst haalbare luchtsnelheid mee berekenen (hij vergeet alleen motor, en prop rendement)

Als ik de formules omwerk: luchtsnelheid is derdemachtswortel uit twee maal vermogen gedeeld door (rho keer oppervlak van de stroming) V=wortel(3) (2P/rho*A)


@ Mentor # 21
Inderdaad m=rho*a*V , alleen is dit de massa PER SECONDE en als je massa per seconde invult in een formule over kinetische energie vind je energie PER SECONDE en dat is dus geen energie, maar vermogen.
Eigenlijk zou hier niet m moeten staan maar een m met een puntje erboven: massa/seconde

Hier maakt dat boek over windmolens van je ook een foutje, ze hebben het over energie, maar bedoelen energie per seconde, in feite praten ze dus over vermogen. Dus geen Ek maar Pk

Windsnelheidsmeter: je kunt hier het rendement van je ventilator (opstelling) mee bepalen, maar als je metingen wilt doen in je windtunnel heb je weer de werkelijke windsnelheid nodig. Heel nuttig instrument dus.

@ Dirk Schipper # 22

De handigste massa is hier de massa per seconde, je kunt niet de massa die “in de rotorschijf zit” versnellen zonder de lucht voor en achter de rotorschijf te beïnvloeden. En die theoretische massa die je dan vind, in hoeveel tijd doorloopt deze de rotorschijf…… lastig allemaal: gewoon omzeilen door de massa per seconde te berekenen.


Zelf heb ik ook eens een windtunnel voor onze school gemaakt:
Vereisten: niet te klein, aan kleine modellen is het lastiger meten, je komt op kleine krachten uit.
Hoge luchtsnelheid, je genereert hiermee grotere krachten, deze zijn makkelijker/nauwkeuriger te meten.
Ik kwam ook op dergelijke formules uit, en die wezen op een groot vermogen: Daar waren jullie dus ook al achter.
Ik koos voor een blaas tunnel waarbij het object achter de tunnel wordt geplaatst.

Ik heb toen als motor voor een stofzuiger motor gekozen: 1.5 KW de stofzuiger had ook al een vermogens regeling aan boord, deze hebben we ook meegenomen in de windtunnel.
Na schatting van toerental en gewenste buis diameter (250mm grijs pvc) kwam daar een spoed uit rollen, een 10-6 duw propeller bleek goed te werken.
Inlaatkant voor de propeller zoveel mogelijk afgerond,
Achter de propeller een kegel gemonteerd (midden van een propeller doet tenslotte “niks”
De kegel gemonteerd met leidschotten om rotatie uit de lucht te halen.
Achter de kegel een rooster gemonteerd om turbulentie uit de lucht te halen. (*1
De motor werd in een kist gemonteerd, en de kist werd met stevig gaas bekleed om aangezogen voorwerpen tegen te houden (niet vragen hoe we op dat idee kwamen)

Met deze opstelling haal je een luchtsnelheid van ca. 30 m/sec!
De windtunnel wordt hierbij krachtig naar achter geblazen (*2
De windtunnel klinkt bij vol vermogen als een sirene! Gehoorbescherming verplicht.

Geslaagd project voor school onderzoekjes, maar niet tijdens schooltijd te gebruiken.

(*1 @ Dirk Schipper, dank voor de tip rietjes rooster, misschien ga ik onze tunnel nog eens aanpassen

(*2 Ik ben nog eens door de gang gereden door de tunnel op een karretje te zetten en hier zelf bovenop te gaan zitten: dit werkt!

Tip: als je aan automodellen gaat werken zet de modellen dan op een stalen plaat in de luchtstroom.
Dit heeft als voordeel dat je onder het automodel ook een luchtstroom krijgt. Als je de auto op tafel achter de tunnel zet of op de bodem van een zuig tunnel dan wordt de lucht door het tafel/tunnel oppervlak teveel afgeremd.

Ongetwijfeld zitten er in dit stuk ook weer foutjes, ik ben tenslotte ook maar mens. Laat het commentaar maar horen.

Groet, Sjors v.d. Berg

 

UPDATE:

De stukken hout zijn al gezaagd, nu nog de plexiglazen ruiten:









We hebben al:
-anemometer
-dynamometer 1N
-functieregelaar (om toerental te veranderen)
-ventilator

 

gaaf project.

btw zorg dat bij de vernauwing alles netjes is afgerond ivm kleine wervel stromen, ik weet niet waar je ondertussen je rietjesmuur gaat plaatsen, maar misschien niet verkeerd om er 2 te plaatsen, 1 vlak achter de fan en de 2de aan het begin van het nauwe gedeelte...

 

UPDATE:

Dit wordt een klein bouwverslagje
Resultaat van 3 uurtjes te werken:








2500 rietjes voor het rooster





Wat moeten we nog doen:
-Ventilator verven en monteren
-vernauwing aan elkaar vast hangen
-plexiglas monteren (hebben we nog niet)
-Veeeeeeeel rietjes knippen

Nu hebben we voor 11 euro 2500 rietjes gekocht,
hiermee zullen we net toekomen voor het testdeel (40cm x 40cm),
daarom monteren we ze niet direct achter de fan (70x70cm, veel te groot)
Dus om 2 zo'n roosters te maken zal heeel veel werk zijn.

Voor rook gaan we denk ik nu droog ijs met warm water gebruiken, met een rietje als buisje, en met een klein pc ventilatortje om de rook vooruit te blazen.

Tips zijn welkom.

 

Rietjes worden heel vaak gebruikt in home-made windtunnels. Een prima oplossing om de lucht lineair te krijgen. De ventilator geeft een draaiende werveling en alle hoeken geven weer een turbulentie. Doordat jij de rietjes aan het eind van de cone en aan het begin van de test kamer plaatst (dus aan het eind van het gebied waar alle turbulentie is en ontstaat) zal de lucht keurig netjes lineair de test kamer in gaan. Daarvoor het je geen rook nodig omdat te zien. Het werkt gewoon.
Als je rook gaat gebruiken om stroming langs je meet object te laten zien dan kan je er over nadenken om kleine draadjes op en rond je model te plakken. Het voordeel hiervan is dat bij aanpassingen op je model of meetopstelling de draadjes nog op dezelfde plaats zitten. Hierdoor is het verschil van luchtstroming tussen de verschillende metingen veel makkelijker te volgen. Ook zijn hier mooiere foto's van te maken.

 

We zijn begonnen aan het rooster voor de rietjes:

 

Hoi,

Ik kan het niet goed zien, maar jouw rietjes lijken me 7 à 8 cm lang.
Voor het ontturbuleren heb je aan 4 cm meer dan genoeg.
Voor de stevigheid is langer wellicht wel goed.

Dirk.

 

De rietjes zijn rond de 9cm lang...
Op die manier kunnen we 2 rietjes per rietje afsnijden.

 

Update:









-Nu nog wachten achter de plexiglazen platen om ruiten te maken in het testdeel.
-Met het rooster van rietjes zijn we bijna klaar.
-Dan moeten we nog de frequentieregelaar aansluiten aan de motor om het toerental te regelen.
-Ook moeten we de windtunnel en ventilator nog schilderen/spuiten.

+ rook maken en modellen vinden om te testen

 

Zo, dat schiet op.
Wat voor soort houten platen gebruiken jullie, 9mm hardhout o.i.d.?
En waar heb je dat gaas vandaan?
Ziet er goed uit i.i.g.!

 

Het hout is 12mm multiplex
en dat gaas komt van mijn vader van zijn werk...

 

Ondertussen hebben we het plexiglas gekregen.
Volgende week bouwen we verder, hopelijk dan klaar...

 

Ondertussen is de ventilator in het zwart gespoten, als de windtunnel klaar is spuiten we die ook nog in een kleurtje.



Op de foto zie je de ventilator,
de frequentiergelaar (om toerental te regelen)
Een potentiometer om het toerental aan te passen
En een stekker voor de 230V die naar de frequentieregelaar gaat.

We zitten al aan de helft

 

De windtunnel is zo goed als klaar,
nu nog de testen uitvoeren.

 

Als hij het net zo goed doet als hij eruit ziet ....
Mooi werk!

Dirk.