تونل باد | هوافضای جوان

تونل باد

به طور کلی، تونل باد یک کانال متشکل از بخش‌های مختلف می‌باشد که هوا در آن جریان دارد. هدف اصلی استفاده از تونل باد شبیه سازی جریان حول شکل ایرودینامیکی برای درک بیشتر از نحوه‌ی رفتار جسم پرنده در حال پرواز می‌باشد. فلسفه‌ی کلی کار تونل باد نیز این است که عملکرد جسم ایرودینامیکی (چگونگی رفتار جسم درون سیال، مانند مقدار نیروی برا و پسای تولید شده، را به طور کلی عملکرد آیرودینامیکی چسم می گویند) در حالت ایستا و داخل جریان با سرعت مشخص، برابر با عملکرد همان جسم در حالت پرواز با همان سرعت می‌باشد؛ به عبارتی، چه سیال روی جسم عبور کند (تونل باد) و چه جسم درون سیال پرواز کند (حالت پرواز) نتایج یکی است.

می توان گفت که تونل باد یکی از مهمترین ابزارهای ازمایشی و تحقیقاتی در زمینه‌ی هوافضا بوده است. متخصصان از این وسیله برای اهداف زیر استفاده می‌کنند:

  • کاهش هزینه‌های ساخت هواپیما، موشک و ابزار هوافضایی دیگر
  • تست عملکرد و کیفیت قطعات مختلف ایرودینامیکی
  • انجام کارهای آکادمیک، تحقیقاتی و نوین در زمینه‌ی ایرودینامیک
  • راستی آزمایی انواع روش‌های تحلیلی و عددی

تونل باد انواع مختلفی دارد. بسته به کاربرد، اندازه و تفاوت‌های دیگر، تونل‌های باد را دسته بندی می‌کنند. تونل بادها از سایز یک میز مطالعه گرفته تا اندازه‌ی زمین فوتبال می‌تواند متنوع باشد. تونل باد می‌تواند بسته و یا باز باشد، در تونل باد بسته هوای عبوری درون یک چرخه به حرکت در آید و در تونل باد باز هوا از یک بخش وارد تونل شده و از بخش دیگر از تونل خارج می‌گردد. معمولا این مشخصات از تونل باد، بسته به کاربرد و استفاده‌ی تونل باد متفاوت می‌باشد.

یکی از تونل باد های ناسا

 

نمایی از بخش دیفیوزر تونل باد. تونل باد می تواند به اندازه ای باشد که متخصصین بتوانند به راحتی داخل آن رفت و آمد داشته باشند.

 

ویدیوی زیر، تصاویری از آژمایش دم عمودی بوئینگ ۷۵۷ در بزرگترین تونل بادی جهان، که در اختیار ناسا می‌باشد، را نشان می‌دهد.

بسته به سرعت جریان سیال در بخش آزمایش، تونل باد را می‌توان به انواع سوپرسونیک (فرا صوت)، ترانسونیک (جریان گذر صوتی)، ساب سونیک تراکم پذیر و ساب سونیک تراکم ناپذیر (ماخ زیر ۰.۳) دسته بندی کرد.

هر تونل بادی، بسته به سایز و کاربرد از بخش‌های ورودی، همسو ساز جریان، توری کاهش توربولانس، بخش آزمایش، پخش کننده جریان و پره‌ی موتور تشکیل می‌شود. تصویر زیر، بخش‌های مختلف یک توربین باد باز را نشان می‌دهد. این بخش‌ها عبارتند از:

از سمت چپ:

  • یک سو کننده جریان: این بخش جریانات آشفته‌ی بزرگ هوای بیرون را دفع می‌کند و جریان را یک دست و یکسو می‌کند.
  • ورودی: در این بخش توری‌هایی با هدف حذف آشفتگی‌های ریز جریان تعبیه شده است و با کاهش سطح مقطع تونل، سرعت هوای ورودی را نیز مقداری افزایش می‌دهد.
  • بخش آزمایش: در این بخش، سنسورها، قطعه‌ی آزمایش شده و تجهیزات دیگر قرار دارد و جریان یکدست و بدون آشفتگی در این بخش عبور می کند.
  • دیفیوزر و یا پخش کننده: این بخش جریان پایین دست را به سمت پره‌ی موتور هدایت می‌کند. معمولا طول این بخش به اندازه‌ای است که اغتشاشات فن روی محفظه‌ی ازمایش تاثیری نگذارد.
  • فن: این بخش با ایجاد یک اختلاف فشار، نیروی لازم برای ایجاد جریان درون تونل را ایجاد می‌کند.

تصویری از بخش‌های مختلف تونل باد

در تونل باد فشار استاتیک و فشار دینامیک هر نقطه، سرعت موضعی و دما در هر لحظه از پارامترهای مهم برای اندازه‌گیری می‌باشند. با اندازه گیری این پارامترها در نقاط مختلف جسم و بخش آزمایش و آوردن این مقادیر در محاسبات ایرودینامیکی، متخصصین به خواسته‌های خود از تونل باد می‌رسند. گاهی اوقات نیز از وسایلی مانند آشکار ساز جریان برای بررسی دقیق‌تر استفاده می‌کنند.

نحوه ی آشکار سازی جریان عبوری روی جسم مورد آزمایش با استفاده از دود سفید

کاربرد تونل باد فقط به هواپیما و موشک محدود نمی‌شود. از هواپیما و ماشین گرفته تا توپ تنیس، تابلوهای جاده‌ای، دکل‌های برق و غیره در تونل باید آزمایش می‌شوند.

آزمایش تونل باد توپ بیس بال؛ با برسی دقیق این توپ، می‌توان عملکرد آن را در حین بازی بهتر کرد.

 

منابع

https://www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-are-wind-tunnels-k4.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Wind_tunnel

 


 

 

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا معادله امنیتی را وارد کنید. * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.