Windtunnel ventilator

Discussie in 'Aerodynamica' gestart door Yorann, 22 okt 2020.

  1. Yorann

    Yorann

    Lid geworden:
    22 okt 2020
    Berichten:
    7
    Locatie:
    Ieper
    Beste,

    Wij zijn drie eindejaarsstudenten van Ieper en onze opdracht is om een windtunnel te maken. Wij zullen verschillende testen doen in deze windtunnel om verschillende soorten NACA-profielen te testen. Wij hebben een koelventilator gevonden van 350W.

    Er werd ons al gezegd dat "350W magertjes is voor onze windtunnel." Ik had eens een YouTube video gevonden waar ze een 120W fan gebruiken. Hier de link van het filmpje.


    We willen hiervoor een server voeding gebruiken om de ventilator van genoeg stroom te voorzien. En om de snelheid te kunnen regelen = hoeveelheid stroom, willen we een monsterboard van arduino gebruiken.


    Onze windtunnel is een rechthoek van 30,2 op 30,4 cm. En lengte 107,5 cm
    (We kunnen dit nog kleiner maken als het moet.)

    Mijn vraag is:

    - Is 350W teveel voor de grootte van onze windtunnel?

    - Wat zal de luchtsnelheid zijn in de windtunnel zelf met deze ventilator?


    Hopelijk is deze uitleg duidelijk genoeg.
    We wachten jullie reacties af.

    Mvg
     
  2. Ernst Grundmann

    Ernst Grundmann PH-SAM Forum veteraan

    Lid geworden:
    27 aug 2002
    Berichten:
    13.362
    Locatie:
    Woerden
    Leuk project maar vrijwel onmogelijk om te voorspellen wat jij wilt weten.
    In het filmpje wat je aangeeft kan je al heel veel vinden over hoe je zo'n windtunnel moet opbouwen. Je zal ongetwijfeld nog (veel) meer filmpjes hebben gevonden want er zijn er genoeg.

    De snelheid van de luchtstroom door het meetgedeelte van de tunnel hangt af van de doorsnede van die tunnel en van de hoeveelheid lucht die je er in een bepaalde tijd doorheen laat stromen. Hoe meer lucht in een bepaalde tijd des te hoger de luchtsnelheid zal zijn.

    Hoe weet je hoeveel lucht er door heen gaat? Dat hangt af van de ventilator. Het toerental van die ventilator is belangrijk maar ook het aantal bladen, de vorm van de bladen en de hoek die de bladen maken.
    Het toerental kan je regelen wat mooi is om de hoeveelheid lucht in de hand te hebben.
    Het aantal bladen, de vorm daarvan en de hoek die ze maken is een gegeven van de fabrikant van die ventilator, daar kan je niets aan veranderen.

    Of 120W Opgenomen motorvermogen voldoende zal zijn valt moeilijk te voorspellen. Dat hangt dus af van hoeveel lucht je met welke snelheid door de windtunnel wilt laten stromen. Een kleine hoeveelheid lucht met een lage snelheid zal waarschijnlijk wel lukken maar als je meer lucht en/of een hogere snelheid wilt zal je waarschijnlijk meer vermogen nodig hebben.

    De maten die je opgeeft vormen niet zo'n grote tunnel dus de hoeveelheid lucht zal wel meevallen. De luchtsnelheid die je nodig hebt kan tegenvallen. Om dergelijke kleine profielen te testen heb je geen gigantisch hoge luchtsnelheden nodig maar 100km/uur zou je best wel eens nodig kunnen hebben. Dat lijkt veel maar modelvliegtuigen (die dergelijke kleine profielen gebruiken) vliegen met snelheden tussen de 50km/uur en 150km/uur. Een "beetje" snel model haalt de 200km/uur wel. Het wereld snelheidsrecord ligt boven de 700km/uur maar dat zal je niet willen halen. ;)
    Om een luchtstroom van 100km/uur door je tunnel te krijgen zal je een flinke ventilator nodig hebben die met een knap toerental zal draaien, dan zal die 120W wel eens te weinig kunnen zijn.

    Of de ventilator die je nu hebt voldoende lucht kan verplaatsen kunnen wij onmogelijk bepalen. Daarvoor moet je veel meer gegevens van die ventilator en de gebruikte bladen weten. Allemaal zaken die je niet weet en ook niet (of heel moeilijk) kunt meten.

    Je kan proberen of je meer gegevens van die ventilator kan achterhalen. Het zou mooi zijn als de fabrikant je kan vertellen hoeveel lucht die ventilator verplaatst bij welk toerental. Stel dat hij opgeeft dat er 50m³ lucht wordt verplaatst bij 1500 omw/min. Daarmee zou je (bij benadering) moeten kunnen uitrekenen wat de maximaal haalbare luchtsnelheid in je tunnel zal zijn.

    Al met al een hele klus maar wel mooi als het lukt en je er goede resultaten mee behaalt.
    Succes.
     
  3. Yorann

    Yorann

    Lid geworden:
    22 okt 2020
    Berichten:
    7
    Locatie:
    Ieper
    Eerst en vooral bedankt voor deze informatie.

    Onze windtunnel is vooral bedoeld om de lift en de drag van een profiel te meten en eventueel de laminaire luchtstroom te illustreren met rook.

    We hebben vandaag nog eens een brainstormsessie gehouden en hebben besloten een ventilator aan te schaffen die een debiet heeft van Q=710m^3/h. Deze kunnen we in 26 stappen regelen.

    We zullen aan de ingang van de tunnel een versmalling aanbrengen die regelbaar is qua grootte van oppervlakte. Dit zal onze windsnelheid ook kunnen regelen.

    Nog een vraagje:
    Is het beter om de rietjes om de licht laminair te maken voor of achter de versmalling te plaatsen?

    Dankuwel voor de hulp!
     
  4. GJVO

    GJVO Forum veteraan

    Lid geworden:
    23 dec 2003
    Berichten:
    16.873
    Locatie:
    Weidenbach in de Eifel
    Volgens mij, maar ik ben geen ingenieur, moet je ook schone lucht aanvoeren, dus zonder turbulentie.
    Een ventilator geeft een draaiende luchtstroom.
    Een echte windtunnel is vrij lang en heeft allerlei schoepen en vanen om een strakke niet turbulente luchtstroom in de testkamer te krijgen.
    De luchtsnelheid hoeft niet hoog te zijn als je met schaalmodellen gaat werken.
    Ik zou eens gaan kijken bij een echte windtunnel.
    Ik zie dat er in Belgie een paar staan.
    https://www.bikevalley.be/
    De grootste staat hier, is ook een onderwijs en onderzoek instituut, daar kom je vast wel binnen als student.
    https://www.vki.ac.be/

    GJ
     
  5. hobbyist

    hobbyist Forum veteraan

    Lid geworden:
    10 mrt 2009
    Berichten:
    5.300
    Locatie:
    Noord Brabant
    Als de uitstroom opening 30x30 cm is, dan zal bij een ventilatortje van 710m3/h er maximaal een theoretische afgeronde luchtsnelheid zijn van 7.9 km/h.
    Een luchtstroom laminair maken, doe je in en na de versmalling.
    Hoe kom je bij rietjes?
    De luchtwervelingen moeten er uit, dat doe je met vlak plaat materiaal.
    Een kruis in de uitstroom opening.
     
  6. Rick NL

    Rick NL PH-SAM

    Lid geworden:
    18 apr 2008
    Berichten:
    4.054
    Locatie:
    Gouda
    Het is zeker mogelijk met deze ventilator een tunnel te maken die een leuk plaatje oplevert.
    Maar zoals hobbyist al schrijft kun je met een ventilator die 710m³/h levert op 30x30 geen redelijke snelheid halen. Op de meetplaats die in het filmpje en kleiner is, iets dat gebruikelijk is trouwens, zal de snelheid hoger zijn. Bij 20 x 20 cm meetplaats kom je op 17.8 km/h of bijna 5 meter per seconde. Dat is voor een representatieve meting of visualisatie te weinig, maar er kan zeker een plaatje zichtbaar te maken zijn.
    In de video wordt al het Reynoldsgetal aangehaald, die de schaalinvloed beschrijft. Met een tunneltje als deze zal je nooit in de buurt komen van een voldoende hoog Reynoldsgetal om realistische stromingen te verkrijgen. Het stromingsbeeld zal duidelijk anders zijn dan bij realistische snelheden, waardoor ook metingen niet door schaalfactoren te corrigeren zijn.

    Wat betreft de rietjes uit de film, die zijn er om de stroming in het begin al te richten en de grove turbulentie te verminderen. In 'echte' windtunnels worden hier meestal honingraat schermen voor gebruikt. Dit rietjes scherm is geheel in het begin van de installatie geplaatst.
    Dan volgt de vernauwing, de 'contractie' die voor een versnelling van de lucht zorgt maar vooral de turbulentie graad verlaagd.
    Dan komt de meetplaats die bv 20x20 cm kan zijn, daarna de expansie en tot slotte de zuigende fan. Een kruis daarachter om de wervelingen er uit te halen is zeker niet nodig in dit ontwerp.
     
    Erik van Nes vindt dit leuk.
  7. Yorann

    Yorann

    Lid geworden:
    22 okt 2020
    Berichten:
    7
    Locatie:
    Ieper
    Als ik het goed begrijp zou de luchtsnelheid bij dit ventilatortje niet groot genoeg zijn om een realistische weergave te geven. De rietjes zijn inderdaad bedoeld om de grove turbulentie eruit te halen.

    We zouden graag twee soorten metingen uitvoeren.
    Dit is de soort meting die we willen uitvoeren voor de lift kracht. Namelijk met een dynamometer. We hebben keuze uit dynamometers met een grote en kleine schaal.
    Screenshot_20201024-085753_Google.jpg


    Een tweede meetopstelling is om de weerstand op verschillende vormen en profielen aan te tonen.

    Screenshot_20201022-172731_Gallery.jpg Screenshot_20201022-172739_Gallery.jpg

    Deze opstelling zullen wij gebruiken.

    Dus zou deze ventilator te zwak zijn voor deze metingen met een vernauwing van pakweg 20x20 of zou het meer beter zijn met een stravere ventilator

    Ik zie ook dat er altijd twijfel bestaat of de ventilator moet zuigen of blazen, wat is hier het beste?

    Alvast bedankt
     
  8. Rick NL

    Rick NL PH-SAM

    Lid geworden:
    18 apr 2008
    Berichten:
    4.054
    Locatie:
    Gouda
    Zuigen geeft altijd de beste stromingskwaliteit.
    Een sterkere (straffere) ventilator zal beter zijn.

    Wanneer je alleen geïnteresseerd bent in vergelijkende testjes en globale invloeden zal je zeker voldoende hebben aan zo'n opstelling, je wordt er altijd wijzer van.
    Wanneer je min of meer exacte metingen wilt doen is véél meer nodig.

    De krachten zullen bij snelheden van 8 tot 15 m/s niet erg groot zijn.
    Stel je hebt in een tunneltje als deze een profiel met een koorde van 20 cm en een spanwijdte van 20 cm en een maximale snelheid van 5 m/s zal met een liftcoëfficiënt van 1 (meer mag je niet verwachten) wordt de maximale liftkracht:
    L = 1/2 x rho x V² x Cl x A = 1/2 x 1,225 x 5x5 x 1 x 0.2x0.2 = 0.61 N of wel ~ 60 gram.

    Allemaal een goede reden om (als het kan) dit project te proberen om er van te leren. Je mag alleen geen absolute waarden verwachten.
     
    Yorann vindt dit leuk.
  9. Yorann

    Yorann

    Lid geworden:
    22 okt 2020
    Berichten:
    7
    Locatie:
    Ieper
    Deze krachten zijn inderdaad heel klein. Dus ons grootste probleem momenteel is een geschikte ventilator/radiator fan te vinden die regelbaar is in meer dan 5 stappen. Hebben jullie tips voor welke soorten ventilatoren? Op school hebben we een afzuigventilator in slakkenhuisvorm met 870m3/h.
    Zou dit beter zijn voor de windtunnel als we die aan het uiteinde lucht laten aanzuigen?
    Hier een afbeelding:
    Screenshot_20201025-104411_Google.jpg
     
  10. lecraM

    lecraM

    Lid geworden:
    9 aug 2009
    Berichten:
    1.190
    Locatie:
    Gelderland, Winterswijk
    ah leuk project :) ik zou ook iets willen maken komende tijd (jaar) en wilde quad motoren gebruiken als aandrijving. ik was er niet heel erg in thuis, maar ik "ontdekte" dat 1 g/dm² (best gangbare unit onder modelvliegers) ongeveer 1 Pa is (1 Pa is 1 N/m²). zodoende kan men via de stuwkracht, ongeveer een druk berekenen, en daaruit een te behalen snelheid (ongeveer) als men de snelheden in de tunnel berekent naar dwarsdoorsnede. daar nog weerstand op toepassen is best lastig. maar er is wel in de buurt te komen. https://www.rcgroups.com/forums/sho...g-a-low-speed-windtunnel-with-quad-motors-(-) een thread die ik begon n.a.v. een tunnel project van iemand anders daar.
     
  11. lecraM

    lecraM

    Lid geworden:
    9 aug 2009
    Berichten:
    1.190
    Locatie:
    Gelderland, Winterswijk
  12. Yorann

    Yorann

    Lid geworden:
    22 okt 2020
    Berichten:
    7
    Locatie:
    Ieper
    We hebben ook al een grote koelfan gevonden, maar deze zijn moeilijker te regelen in snelheid maar indien het echt niet anders kan zou dit inderdaad een goede oplossing zijn.
     
  13. brutus

    brutus Vriend van modelbouwforum.nl PH-SAM Forum veteraan

    Lid geworden:
    18 nov 2008
    Berichten:
    27.938
    Locatie:
    Oldeberkoop
    Je hoeft helemaal geen snelheid van die fan te regelen. Dat kost alleen maar geld, en lucht is gelukkig een ontzettend vergevingsgezind medium om te verpompen.

    Dus wat je doet, is gewoon een regelklep (vlinderklep of ook wel kachelklep) in de uitlaat van je fan zetten (dan veroorzaakt het nergens in het meettraject ongewenste wervelingen), en je kunt gewoon een simpele fan gebruiken die continue volle snelheid loopt, en de luchtstroom is geheel traploos regelbaar van nul tot "alles"...
    Luchtfannen kunnen hééél lang met gesloten pers draaien voordat er schade optreedt. De meesten continue, en pas bij heel hoge vermogens loop je risico's.

    Zo simpel kan het zijn...

    Zo'n demperklep kun je supersimpel zelf maken uit een rond stuk triplex en een stukje stevig staaldraad o.i.d.
     
  14. Rick NL

    Rick NL PH-SAM

    Lid geworden:
    18 apr 2008
    Berichten:
    4.054
    Locatie:
    Gouda
    Een andere optie is een redelijke modelbouw elektromotor met regelaar en een passende propeller.
    Je zult dan wel een goede en vooral passende voeding nodig hebben met een aantal extra condensatoren bij de ingang van de regelaar om deze én de voeding heel te houden.
     
  15. Yorann

    Yorann

    Lid geworden:
    22 okt 2020
    Berichten:
    7
    Locatie:
    Ieper
    Bedankt allemaal voor de hulp! We hebben ondertussen een afzuig/fan gevonden voor onze windtunnel. Het is een eenfasige motor maar zullen een monofasige asymcronemotor toerentalregelaar gebruiken. Dit is de fan die ik bedoel. 20201029_130406.jpg 20201029_161124.jpg
     
  16. brutus

    brutus Vriend van modelbouwforum.nl PH-SAM Forum veteraan

    Lid geworden:
    18 nov 2008
    Berichten:
    27.938
    Locatie:
    Oldeberkoop
    Heu...
    En dan zie ik die fan als blaasfan in je tunnel opgesteld staan, direct voor het doorzichtige observatie deel van je tunnel... Dat levert enorm turbulente lucht op, min of meer onbruikbaar voor enige zinvolle meting. Deze fan als afzuigfan gebruiken, vereist een qua constructie iets andere opzet.

    Een electronische toerenregeling is leuk, maar onnodige luxe, en éénfasemotoren zijn meestal niet zo dol op toerenregelingen. De condensator in zo'n motor is meestal uitgerekend voor een bepaald toerental en belasting. Niet dat het gelijk fout gaat, en fannen of centrifugaalpompen zijn over het algemeen erg "vriendelijke" belastingen, maar toch.
     
  17. Yorann

    Yorann

    Lid geworden:
    22 okt 2020
    Berichten:
    7
    Locatie:
    Ieper
    Beste,

    Dit is inderdaad een foutje van mij. Ik moest nog erbij vermeld hebben dat dit totaal nog niet onze afgewerkte tunnel is. Dit hebben we even zo geïnstalleerd om te bekijken of de fan krachtig genoeg is. Er komen nog vele aanpassingen aan deze tunnel.

    Dankuwel voor de tip van de toerenregelaar. We zullen vandaag eens informeren bij een leerkracht/ingenieur sterkstroom.
     
  18. Rick NL

    Rick NL PH-SAM

    Lid geworden:
    18 apr 2008
    Berichten:
    4.054
    Locatie:
    Gouda
    Het lijkt me dat deze fan vanaf twee kanten zuigt. Dat maakt het inbouwen best moeilijk.
    Wanneer je hem als blaas fan vóór de meetplaats wilt gebruiken zal je een dubbel zo lang, en lastig te ontwerpen, kanaal nodig hebben om een nog een beetje acceptabele stroming te krijgen.
     
  19. brutus

    brutus Vriend van modelbouwforum.nl PH-SAM Forum veteraan

    Lid geworden:
    18 nov 2008
    Berichten:
    27.938
    Locatie:
    Oldeberkoop
    Valt heel erg mee, sterker nog: stelt niks voor.
    Je hebt alleen een "hele grote" kast nodig aan het eind van de tunnel.
    Dit soort fannen zijn extractiefannen, en worden normaal gesproken "los" in de ruimte geplaatst waar de lucht uit weggezogen moet worden.
    Als je naar die grote professionele wasemkappen kijkt die je in snackbars en restaurantkeukens vind, dan vind je dit soort fannen vaak gewoon ergens in die grote roestvrijstalen kast die tegen het plafond hangt, met de flens tegen het afvoerkanaal geschroefd.
     
  20. brutus

    brutus Vriend van modelbouwforum.nl PH-SAM Forum veteraan

    Lid geworden:
    18 nov 2008
    Berichten:
    27.938
    Locatie:
    Oldeberkoop
    Nogmaals, dat heb je helemaal niet nodig... Is alleen maar een hoop ingewikkeld gedoe, met als enige resultaat dat je "een mooi draaiknopje" hebt.
     

Deel Deze Pagina