Balczó Márton balczó @ ara.bme.hu & Istók Balázs istok@ ara.bme.hu
description
Transcript of Balczó Márton balczó @ ara.bme.hu & Istók Balázs istok@ ara.bme.hu
Balczó Márton balczó@ara.bme.hu& Istók Balázs [email protected]
Áramlástan Tanszék
www.ara.bme.hu
Méréselőkészítő óra I.
2014.
H01 Balczó Márton balczó@ara.bme.hu
H02 Várhegyi Zsolt [email protected]
H03 Varga Árpád [email protected]
H04 Nagy László [email protected]
H05 Istók Balázs [email protected]
H06 Suda Jenő [email protected]
H07 Benedek Tamás [email protected]
H08 Nagy László [email protected]
H09 Dániel István [email protected]
Áramlástan Tanszék H-1111 Bertalan Lajos u. 4-6. „AE” épület
2.
Általános ismertetés
• A tanszéki weblap:
www.ara.bme.hu• A hallgatói információcsere:
www.ara.bme.hu/poseidon
(segédanyagok, zh pontszámok (?), jegyzőkönyv és prezentáció pontok, …)
• Egyéb elérés:
www.facebook.com/aramlastanszakosztaly
www.facebook.com/BME.Aramlastan
Online linkek
3.
Általános ismertetés
• 5 fős mérőcsoportok• Mérőcsoportok kialakítása a második előkészítő óra hetén• Google táblázat• Link NEPTUN üzenet formájában• FONTOS, hogy időpont változtatására nincsen lehetőség• FONTOS, hogy korábban teljesített mérés kiderüljön• Aki nem jelzi, korábbi eredményét töröljük
Mérőcsoportok
4.
• Alkalmak: • 1.alkalom (8.hét): Általános ismertető, munkavédelmi
oktatás, Mérőstandok bemutatása• 2.alkalom (9.hét): Mérőhelyek bemutatása• 3.alkalom (10.hét): 1. mérés• 4.alkalom (11.hét): 2. mérés (+Húsvét hétfő)• 5.alkalom (12.hét): Mérések pótlása• 6.alkalom (13.hét): 1.mérés prezentációja• 7.alkalom (14.hét): 2.mérés prezentációja
2004 2009
Általános ismertetésFéléves menetrend
Informális anyagok
www.ara.bme.hu/poseidonlogin ->username: neptun kód (kis betűkkel),
password: NEPTUN KÓD (nagy betűkkel) vagy a megváltoztatott jelszó
„Egyéb tantárgy-információk”BMEGEATMG01 -> magyar-> Félév -> Labor
vagy www.ara.bme.hu
„Letöltés”„Tantárgyak”BMEGEATMG01 -> magyar -> Félév -> Labor
5.
Letöltés
Felkészülés a mérésekre• A poseidon rendszerben meg kell nézni és le kell töltenie a
mérésvezetőknek a számukra kijelölt mérés útmutatóját• Az útmutató alapján fel kell készülni• A poseidon rendszerben meg kell keresni az adott méréshez
tartozó személyes mérési feladatot (A, B vagy C feladat). A feladat a mérőcsoportok beosztó táblázatából derül ki
• Meg kell keresni és át kell nézni a mérésekhez az útmutatókban megjelölt szakirodalmat
• A mérésekre fényképező gépet kell hozni• Egyes mérésekhez adattárolót (pendrive) kell hozni• Szükség esetén a mérés felelősével konzultálni kell
Előkészületek
• A mérés kezdetén a mérést segítő oktató ellenőrizni fogja a felkészültséget• A felkészületlen mérőcsoportoknak a mérést meg kell
ismételnie• El kell végezni a kijelölt mérési feladatot• Rögzíteni kell a mérési elrendezést• A mérőcsoportnak a mérés során egy Betz manométer
segítségével ellenőriznie kell a digitális nyomásmérő működését
A mérések soránElőkészületek
• A mérési adatok felhasználásával mérési jegyzőkönyvet kell készíteni.
• A jegyzőkönyv feltöltési határideje a mérést követő második vasárnap éjfél.
• Lehetőség nyílik a mérésekkel kapcsolatban konzultációra, ezt célszerű a mérési jegyzőkönyvet javító oktatóval elvégezni. Az oktatók az általuk megjelölt konzultációs időpontban (heti 1-1 óra mérésenként) érhetők el.
• A jegyzőkönyvek értékelése után 1 javítási lehetőség van
A mérések utánKiértékelés
• A mérési jegyzőkönyvek első lapja egy előírt (letölthető) fedlap kell legyen
• Ezen kívül max. 8 oldalban kell az eredményeket összefoglalni.
• Korábban kért közleményre nincsen szükség
• A feltöltött jegyzőkönyvhöz csatolni kell azt az excel (vagy egyéb táblázatkezelővel készült) táblázatot, amiben az elvégzett számítások találhatók
• A csomagot a poseidonba kell feltölteni
• NAGYON FONTOS, HOGY A MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYVEK ÖNÁLLÓ MUNKÁT TARTALMAZZANAK, VAGY MÁSOLÁS ESETÉN MEGADOTT FORRÁSÚ ELEMEKET. AKI NEM MEGENGEDETT FORRÁSOKAT HASZNÁL FEL, SZÁMOLNIA KELL AZ ETIKAI ELJÁRÁSSAL ÉS A FELFÜGGESZTÉSSEL!
A mérések utánJegyzőkönyv
A mérések után
• Csak elfogadott jegyzőkönyvvel• Mintaprezentáció letölthető a honlapról• 8 perces előadás• A mérés összefoglalása• A személyes mérési feladat ismertetése• Mérőberendezés és eszközök ismertetése• Hibaszámítás ismertetése• Kiértékelés összefoglalása• Eredmények megjelenítése• A mérés összefoglalása / értékelés
Prezentáció
CSŐVEZETÉKEKBEN HASZNÁLT TÉRFOGATÁRAM-MÉRÉSI
MÓDSZEREK ÖSSZEHASONLÍTÁSAH05
A mérés célja• A mérés célja különböző térfogatáram-mérési
módszerek összehasonlítása• Áramló közeg levegő (Δp<5000Pa, ε = 1)• Térfogatáram-mérés
– Szűkítőelemes térfogatáram-mérés• Mérőperemes módszer• Beszívóelemes módszer• Kifúvóelemes módszer• Venturi csöves módszer
– Sebességmérésen alapuló térfogatáram-mérés• 10 pont módszer (Lamináris)• 6 pont módszer (Log-Lin)• 8 pont módszer (EN ISO)
Mérőperemes módszer• ISO 5167 Szabvány
α átfolyási szám, α=(β,ReD) (szabványos kialakítás!)β = d/D átmérőviszony,ReD = vD/n Reynolds-szám (alapképlet)dmp [m] legszűkebb keresztmetszet átmérőjeD [m] a szűkítést megelőző cső átmérőjev [m/s] átlagsebesség a D átmérőjű csőbenn [m2/s] kinematikai viszkozitásΔpmp [Pa] szűkítőelemen mért nyomásesésρ [kg/m3] áramló közeg sűrűsége
mp2mp
v
p24
dq
direkt kis mértékű, de kontrollált leválás, ezáltal jól ismert viselkedésű nyomásveszteség kialakítására törekszünk
14.
Venturi csöves módszer
p1 p2
m
nyh
H
Bernoulli-egyenlet (r=áll., U=áll., nincs veszt.):
A1 A2
s
mq állAvq3
vv
2211v AvAvq
2vp
2vp ny2
22ny2
11
1dd
2
p
1dd
2
hgv
4
2
1ny
4
2
1ny
nym1
Ha nem jelentős az összenyomódás(r=áll.):
direkt veszetségmentes,(leválásmentes), áramlás kialakítására törekszünk
Beszívó elemes módszer• ISO EN 5801
α átfolyási szám, α=(β,ReD) (szabványos kialakítás!)dmp [m] legszűkebb keresztmetszet átmérőjeΔpmp [Pa] szűkítőelemen mért nyomásesésρ [kg/m3] áramló közeg sűrűsége
mp2mp
v
p24
dq
Beszívó tölcsér
Beszívó elemes módszer• ISO EN 5801
mp2mp
v
p24
dq
Beszívó/kifúvó mérőperem
Beszívó elemes módszer• ISO EN 5801
α átfolyási szám, α=(β,ReD) dmp [m] furatátmérőjeΔpmp [Pa] mért nyomásesésρ [kg/m3] áramló közeg sűrűsége
mp2mp
v
p24
dq
Beszívó/kifúvó mérőperem
18.2009.tavasz
Sebességmérésen alapuló módszerPrandtl, Ludwig von (1875-1953), német áramlástan kutató.
Prandtl-cső
19.
Több mért sebességből átlagsebesség számításNagyon fontos, hogy: átlagok gyöke ≠ gyökök átlaga (!)Pl. Ha több pontban mérjük a dinamikus nyomást, majd abból
sebességet kívánunk számolni…
1. 2.
3. 4.
HELYESátlagolás
HELYTELENátlagolás
iny
i p2v
1
ny1 p2v
4pppp2
4
p2p2p2p2
v 4321
ny
4ny
3ny
2ny
1ny
20.Méréselőkészítő
Nem kör keresztmetszetű vezeték
Feltéve, hogy:
1. 2.
3. 4.
2vq
3vq
1vq
4vq
n
1iii,m
Av AvdAvq
nAAAA i21
vAvnAvAq
n
1ii,m
n
1ii,miv
Sebességmérésen alapuló módszer
• A sebességprofil feltételezetten másodfokú parabola.
• Állandó üzemállapot• Prandtl-csővel végzett sebességmérés
alapján.
Szabványos eljárás, a mérési pontokat a szabvány (MSZ 21853/2) megadja:Si/D= 0.026, 0.082, 0.146, 0.226, 0.342, 0.658, 0.774, 0.854, 0.918, 0.974
Kör keresztmetszetű vezeték (10 pont módszer)
Sebességmérésen alapuló módszer
• A sebességprofil feltételezetten turbulens sebességprofil• Log-Lin módszer
Szabványos eljárás, a mérési pontokat a szabvány (MSZ 21853/2) megadja:Si/D= 0,032; 0,135; 0,321; 0,679; 0,865; 0,968
Kör keresztmetszetű vezeték (6 pont módszer)
Sebességmérésen alapuló módszer
y = -0.1201x3 + 0.6272x2 - 1.1089x + 1.479R² = 0.9975
y = -0.1049x3 + 0.549x2 - 0.9653x + 1.4595R² = 0.9983
y = -0.0417x3 + 0.2308x2 - 0.4289x + 1.21R² = 0.9995
0.8
0.82
0.84
0.86
0.88
0.9
0.92
0.94
0.96
0.98
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2
K
N egyenlőtlenségi tényező
KminKKmax
3k
1idi
k
1ididi
2
p
ppkN
• A sebességprofil feltételezetten turbulens sebességprofil• 60°-onként 3 profil
Szabványos eljárás, a mérési pontokat a szabvány (ISO 5801) megadja:Si/D= 0,021; 0,117; 0,184; 0,354; 0,655; 0,816; 0,883; 0,979
Kör keresztmetszetű vezeték (8 pont módszer)
Sebességmérésen alapuló módszer
Mérési feladatok• „A” mérési feladat
• Beszívóelem kalibrációja• „B” mérési feladat
• Megelőző egyenes csőszakasz hatása szűkítőelemes módszerre
• „C” mérési feladat• Sebességmérésen alapuló módszer
ellenőrzése
24.
Nyíróréteg vizsgálata NPL szélcsatornában
H04
26.
Tanszékünk egyik legkisebb szélcsatornája NPL (National Physical Laboratory) típusú, • mérőterének keresztmetszete 0.5 x 0.5 m, • hossza 2 m. • fából készült1941-ben, egyenáramú motor
hajtja, • a fordulatszáma 0-1500 1/perc között
változtatható egy potenciométerrel.• a be fúvási sebesség 0-15 m/s • mérendő testet egy, a csatorna tetejére
felszerelt mérleg mérőterébe nyúló karjára kell felszerelni.
NPL szélcsatorna
27.
H04 „A” mérés az NPL szélcsatornábanForma 1 versenyautó első kerekére ható ellenálláserő, nyomásmegoszlásból felhajtóerő meghatározása és nyíróréteg szabályozással történő csökkentése. A vizsgálat tárgya a különböző méretű elemekkel befolyásolni az áramlást.
• szimmetrikusan elhelyezett kerék modell – különböző méretű és helyzetű lapok alkalmazásával megvizsgálni az
ellenállás erő csökkentésének lehetőségét– a nyomásmegoszlást mérni az egyik kerék kerület mentén.
• az ellenállás-tényező nyíróréteg szabályozással
• határozzák meg az Ahátfal, 1 kerék vetületét Akerék, A hátfal és a két kerék vetületének összterülete Aössz
• először a mérleget kell kalibrálni (súlyok segítségével 2-3 pontban), • meghatározandó a mérlegkarra ható ellenállás erő• ezt követi az áramlás jellemzőinek megismerése pamutszálakkal,
olajköddel történő láthatóvá tétellel,• 3-5 különböző sebességnél meghatározandó a kerék modellekre ható
ellenálláserő, egy sebességnél mérendő a nyomásmegoszlás a kerék körül.• a kerekekre ható ellenálláserő mérendő két lap méretnél és két keréktől
mért távolságnál • egy változatnál mérendő a kerék kerülete menti nyomásmegoszlás, és
ebből is számítandó az ellenállás és felhajtóerő közelítő értéke
28.
H04 „B” mérés az NPL szélcsatornábanEgyszerűsített, tükrözött autó homlokfal modell körüli áramlás és az ellenálláserő vizsgálata különböző karosszéria geometriáknál.• a személygépkocsik homlokfala körüli áramlásról.• B oszlopnál levágott autó homlokfal modell áll
rendelkezésre, • modell belsejében nyomáskivezetések vannak, • mérhető benyújtott Pitot csővel az össznyomás, • és mérleggel a modellekre ható ellenállás erő. • nyomáskülönbség (Δpseb) a szélcsatorna és az atmoszféra
között.• először a mérleget kell kalibrálni (súlyok segítségével 2-3
pontban), • meghatározandó a mérlegkarra ható áramlási ellenállás
erő• ezt követi az áramlás jellemzőinek megismerése olajköddel
történő láthatóvá tétellel,• 3-5 különböző sebességnél meghatározandó a modellekre
ható ellenálláserő és a modellben lévő statikus nyomás (a mérőtérben lévő nyomáshoz képest) kerekekkel, majd kerekek nélkül, valamint a kerékház kitöltésével,
• a vizsgálat és a modellekre ható ellenálláserő, valamint a modellben lévő statikus nyomás meghatározása, pl. spoiler a homlokfal alatt.
Üres kerékszekrénnyel
Kerekek nélkül, lezárt
kerékszekrénnyel
Felszerelt kerekekkel
29.
H04 „C” mérés az NPL szélcsatornábanA homlokfali nyíróréteg szabályozás vizsgálata hossztengelyével párhuzamosan megfújt hengernél.• a nyíróréteg szabályozás mechanizmusának megismerése,
valamint „éles” be- és kilépő élekkel rendelkező henger ellenállástényezőjének csökkentése a homlokfalra erősített különböző méretű, és homlokfalhoz képest változtatható távolságú kör alakú lemez
• először a mérleget kell kalibrálni (súlyok segítségével 2-3 pontban),
• meghatározandó a mérlegkarra ható ellenállás erő• ezt követi áramlás jellemzőinek megismerése olajköddel történő
láthatóvá tétellel nyíróréteg szabályozás nélkül és a statikus nyomásmegoszlás meghatározásával a modell homloklapján.
• nyíróréteg szabályozás nélkül és két, különböző méretű körlapot a homlokfaltól 3-3 különböző távolságban rögzítve meghatározandó az ellenálláserő
• a legkisebb ellenálláserőnél az áramlás jellemzőinek megismerése olajköddel történő láthatóvá tétellel, és nyomásmegoszlás mérés
Egy mérési konfiguráció
A hátfali nyomás mérése
Az összes elem bemutatása
KAPULÉGFÜGGÖNY KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA
H02
Mi az a kapulégfüggöny?
• Két különböző légállapotú teret elválasztó kaput sík szabadsugárral zárunk le
• Az áramvonalak párhuzamosak a kapu síkjával:NINCS ÁTÁRAMLÁS
• Kis nyomáskülönbség esetén a szabadsugár meggörbül, megtartva a terek elválasztását
Hol használjuk?• A légállapotok különbözősége szerint:
• Hőmérséklet, páratartalom: középületek, irodaépületek, légkondicionált termek, hűtőház
• Gőzök, gázok koncentrációja: vegyi üzemek csarnokai
• Aeroszol koncentrációja: festőüzem, félvezetőipari, űripari tisztatér
• Lebegő mikroorganizmusok mennyisége: biológiai, orvosi laboratórium, kórház
• Radioaktív gázok és por veszélye: nukleáris labor, atomerőművi üzemcsarnok
A légfüggöny méretezése
v0 [m/s] a szabadsugár kiáramlási sebességes0 [m] résszélességρ [kg/m3] áramló közeg (levegő) sűrűségeβ [fok] a szabadsugár kiáramlási hajlásszöge a kapu geometriai síkjához képestpk [Pa] a külső tér abszolút nyomásapb [Pa] a belső tér abszolút nyomásaR [m] a szabadsugár görbületi sugara
KP
BP1I 2I
R
Kp
Bp
yx
0v
A légfüggöny méretezése• Az impulzustételt használjuk kétszer:
1) Sík szabadsugár által szállított impulzusáram-vektor nagysága végig megegyezik a kiáramlásnál mérhetővel, mérések szerint ez enyhén görbült szabadsugárra is igaz:
.d 020
212 constsvyv II
KP
BP1I 2I
R
Kp
Bp
yx
0v
A légfüggöny méretezése2) Különböző nyomású tereket elválasztó szabadsugár esetén a nyomásból
származó erők és impulzusáramok egyensúlyára:
X irányú erőegyensúly komponensegyenlete(eltérő kilépő és záró hajlásszögeket feltételezve):
EGYENLŐ KILÉPŐ ÉS ZÁRÓ HAJLÁSSZÖG
2121 PPII
0coscos 221 II0coscos 20
200
20 svsv 2
KP
BP1I 2I
R
Kp
Bp
yx
0v
A légfüggöny méretezése
Y irányú erőegyensúly komponensegyenlete:
Korábbi eredményeinket felhasználva:
bpbpII KB 221 sinsin
pbbppsv BK sin2 020
2121 PPII KP
BP1I 2I
R
Kp
Bp
yx
0v
A légfüggöny méretezéseVezessük be a dimenziótalan kapuszélességet és nyomáskülönbséget:
Ezzel az egyensúlyban lévő LÉGFÜGGÖNY GEOMETRIAI ÖSSZEFÜGGÉSE:
A LEVEZETETT MODELLBEN VALÓS MÉRÉSEK SZERINT
2
20
0
vpDsbB
DBK
sin
4K45..25 ,40..10
ha ,0264,071,1
B
BK
A SZABADSUGÁR GÖRBÜLETI SUGARA körív alakú sugarat feltételezve:
Az Euler-egyenlet normálirányú komponensegyenletével megegyezően.
0
20
sp1
vsin
2/bR
Rendelkezésre álló eszközök• Szélláda ventilátorral
• p_din_max=600 Pa (TBC)• Átlátszó csarnok-kapumodell változtatható méretekkel:
• s=5…25 mm (TBC)• b=50…250 mm (TBC)• beta=0…45 fok (TBC)• Beszívócsonk átmenő térfogatáram biztosításához
• Beszívó mérőtölcsér (kifelé szivárgó légfüggöny esetéhez)
• Mérőperem (befelé szivárgó légfüggöny esetéhez)
• Porszívó nyomáskülönbség létrehozásához
• P_din_max=600 Pa (TBC)• Olajköd-generátor
• Síklézer-forrás
• Manométerek, csővezetékek, mérőszalag, vonalzó, tolómérő
Mérési feladatokMinden esetben célunk a légfüggöny működő és nem működő
tartományainak feltérképezése a nyomáskülönbség mérésével:
• „A” mérési feladat
• Zárt üzemcsarnok, állandó v és s mellett b és beta változtatásával, • „B” mérési feladat
• Kis mértékben kifelé szivárgó üzemcsarnoknál a térfogatáram mérése közben állandó b és s mellett v és beta változtatásával,
• „C” mérési feladat
• Befelé szivárgó, külön géppel szívott üzemcsarnoknál a térfogatáram mérése közben állandó b és s mellett v és a térfogatáram változtatásával,
A fenti mérések után minden esetben olajköddel és síklézerrel vizualizáljuk a légfüggönyben és a kapun keresztül zajló transzportfolyamatokat néhány kiválasztott üzemállapotban.
Dinamikus nyomásmérés hengeres testek felületén
H03
Mérési feladatok• Mérés célja: ismerkedés a számítógépes
adatgyűjtéssel, időben változó nyomásjelek rögzítése és kiértékelése.
• Átlagos nyomástényező eloszlás meghatározása kör- és négyzet alapú hengerek felületén, határréteg-leválás helyének meghatározása.
• Következtetés a fal közelében kialakult turbulencia viszonyokra a nyomásértékekből számolt, időbeli ingadozást jellemző négyzetes középérték (RMS) alapján
• Nyomásjelek gyors Fourier-transzformációval (FFT) kapott frekvenciaspektrumának elemzése, örvényleválási frekvenciák detektálása, örvényleválás frekvenciájából számolt Str szám Re-szám függésének vizsgálata.
Mérőstand• M03 BSc mérés kocsija + adatgyűjtő számítógép
Nyomásmérés • Endevco piezorezisztív, széles frekvencia átviteli tartománnyal rendelkező
miniatűr nyomástávadó• Foglalatban tolható be a vizsgált henger a nyomásmérési pontjához
Érzékelő membrán
Elektromos jelvezeték
Referencia-nyomáshoz(pl. statikus körvezeték!)
Nyomásmérés • Endevco piezorezisztív, széles frekvencia átviteli tartománnyal rendelkező
miniatűr nyomástávadó• Foglalatban tolható be a vizsgált henger a nyomásmérési pontjához
Szenzorfoglalat
Nyomásmérés négyzet alapú hengeren
• A téglalap alapú henger felületén több nyomásmérési pont is ki van alakítva
• A nyomásmérési pontok nyomása csöveken van kivezetve a hengerből• A csövek másik oldala csatlakoztatható az Endevco nyomástávadó
referencia nyomáskivezetéséhez• Az 5 nyomásmérési ponttal ellátott oldal 90 fokonkénti elforgatásával a
négyzet mind a 4 oldala mentén meghatározható a nyomáseloszlás
Nyomásmérési pontokNyomáskivezető csövek
Endevco referencia-nyomásvezetékéhez
Pressure and force alkalmazás • A mérőPC-be beépített adatgyűjtő kártya mintavételezi a nyomástávadó
feszültségjelét, megtörténik az analóg/digitális konverzió• A feszültég értékeket az adatgyűjtő-méréskiértékelő program a
nyomástávadó kalibrációs összefüggése alapján nyomásértékekké alakítja
Pressure and force alkalmazás • A rögzített nyomásjel időbeli változásának megjelenítése• Átlagérték (mean) és átlagértéktől való átlagos négyzetes eltérés (RMS
deviation) kiszámítása . Az átlagokat jellemző adatok, és az idősorok kimenthetők .txt file-ban
Pressure and force alkalmazás • Gyors Fourier-transzformáció az időben változó nyomásjel alapján• A harmonikus jel-összetevők amplitúdójának változása a frekvencia
függvényében, az FFT adatok kimenthetők .txt file-ba
Nyomástényező-eloszlás hengeren
• Szubkritikus és szuperkritikus esethez tartozó, időben átlagolt nyomásból származó felületi nyomástényező-eloszlás
• Határréteg-leválás helyének hozzávetőleges meghatározása, eltérés a lamináris, súrlódás nélküli esettől
• ∆pi: a felületi pont és a
statikus nyomás közötti nyomáskülönbség
• plev : a levegő sűrűsége
• v: a megfúvási sebesség
Nyomástényező-eloszlás téglalap alapú hengeren
• Szél felőli oldalon torlópont
• Leválás az oldallapokon• Leválási buborék a
hátlapon
• ∆pi: a felületi pont és a
statikus nyomás közötti nyomáskülönbség
• plev : a levegő sűrűsége
• v: a megfúvási sebesség
Kármán-féle örvénysor detektálása
• Adott Re szám tartományban a henger két oldaláról periodikusan leváló örvények jelennek meg
• Az örvényleválás okozta oszcilláció felületi nyomásingadozásban is jelentkezik
• Az örvényleválási frekvencián a felületi pontokban rögzített nyomásjelnek az amplitúdó-spektrumában csúcs fog megjelenni!
Nyomás-idősor mérési helye
Str szám Re szám függése
• Re: Reynolds-szám• Str: Strouhal-szám• f: örvényleválási frekvencia• v: a megfúvási sebesség• ν: kinematikai viszkozitás• D: a henger átmérője
• A Str szám számításához választhatjuk pl. a legnagyobb amplitúdójú harmonikus összetevő frekvenciáját!
• Re számot a csatorna térfogatáramhoz tartozó sebességből tudunk számolni
„Splitter plate” használata • Megakadályozza a periodikus örvényleválás kialakulását• A henger mögött sugárirányban elhelyezett lemez• Két különálló, stabil, visszaáramlási zóna jön létre
Mérési feladatok• „A” mérési feladat
Körhenger körüli nyomásmegoszlás és nyomáskülönbség-ingadozás mérése Végezzünk nyomásmérést a hengerpalást kerülete mentén
nyomásmérési pont elforgatásával 5-10 fokonként. Ismételjük meg a mérést 2-3 Re számhoz tartozó csatornasebességen!
Ábrázoljuk a paláston mért nyomás-idősorok átlagából számított nyomástényező-eloszlást, valamint az időbeli nyomás-ingadozást jellemző négyzetes középértéket a kerületi szög függvényében az egyes Re számokhoz tartozó esetekben! Hasonlítsuk össze a nyomástényező-eloszlást a súrlódás nélküli esetet jellemző nyomáseloszlással, adjuk meg a leválás hozzávetőleges helyét!
Ábrázoljuk a nyomásamplitúdó spektrális eloszlását néhány kerületi szöghöz tartozó mérési pontban az FFT mérési adatok alapján. Ábrázoljuk a maximális amplitúdójú harmonikus összetevő frekvenciájával számolt Str szám eloszlását a kerületi szög függvényében! Néhány kerületi pontban, ahol nagy amplitúdójú nyomáslengések alakulnak ki, mutassuk be a Str szám Re szám függését!
A mérés kiértékelése során kapott eredményeket igyekezzünk megmagyarázni, végezzünk irodalomkutatást a hengeres testek környezetében kialakuló áramlási jelenségekkel kapcsolatban!
Mérési feladatok• „B” mérési feladat
Nyomásmegoszlás és nyomásingadozás mérése négyzet alapú henger felületén Végezzünk nyomásmérést a kialakított nyomásmérési pontokban
négyzet keresztmetszetű hasáb mind a négy oldala mentén közepes csatornasebességen, a megfúvási szög legyen 90 vagy 45 fok! Válasszunk ki egy nyomásmérési pontot, ahol nagy a nyomásingadozást jellemző négyzetes középérték (RMS)! Ebben a pontban végezzünk újabb nyomásméréseket 5-10 csatornasebességhez tartozó Re számon!
Ábrázoljuk az oldalakon mért nyomás-idősorok átlagából számított nyomástényező-eloszlást, valamint az időbeli nyomás-ingadozást jellemző négyzetes középértéket a hasáb kerülete mentén! A nyomástényező eloszlást hasonlítsuk össze négyzetes keresztmetszetű tompatestek körüli nyomástényező-eloszlással!
Ábrázoljuk a nyomásamplitúdó spektrális eloszlását néhány kerületi pontban az FFT mérési adatok alapján. Ábrázoljuk a maximális amplitúdójú harmonikus összetevő frekvenciájával számolt Str szám eloszlását a kerület mentén! A kiválasztott kerületi pontban ábrázoljuk a Str szám Re szám függését!
A mérés kiértékelése során kapott eredményeket igyekezzünk megmagyarázni, végezzünk irodalomkutatást!
Mérési feladatok• „C” mérési feladat
Örvényleválás csökkentése „splitter plate” segítségével Végezzünk nyomásmérést a körlap alapú hengeren a 180 fokos kerületi
szöghöz tartozó mérési pontban 5-10 megfúvási sebességhez tartozó Re számon! A további mérésekhez válasszuk ki azt a Re számhoz tartozó csatornasebességet, amellyel a legnagyobb, nyomásingadozást jellemző négyzetes középérték adódik! A kiértékelés során ábrázoljuk a legnagyobb amplitúdójú harmonikus összetevő (FFT adatok) frekvenciájából számolt Str számát a Re szám függvényében!
Végezzünk nyomásmérést a hengerpalást kerülete mentén nyomásmérési pont elforgatásával 10-15 fokonként a kiválasztott Re számon. Ábrázoljuk a paláston mért nyomás-idősorok átlagából számított nyomástényező-eloszlást, valamint az időbeli nyomás-ingadozást jellemző négyzetes középértéket a kerületi szög függvényében! Ismételjük meg a mérést „splitter plate”-el és nélküle is!
Elemezzük a nyomásamplitúdó spektrális eloszlását az egyes kerületi szögekhez tartozó mérési pontokban az FFT mérési adatok alapján. Ábrázoljuk a maximális amplitúdójú harmonikus összetevő frekvenciájával számolt Str szám eloszlását a kerületi szög függvényében! függését!A mérés kiértékelése során kapott eredményeket igyekezzünk megmagyarázni, végezzünk irodalomkutatást ! kapcsolatban!
Határréteg sebességprofil mérése téglalap keresztmetszetű
csatornában H08
A mérés célja• A mérés célja egy 100x200 mm keresztmetszetű
2000 mm hosszúságú légcsatornában kialakuló sebességprofil vizsgálata.
Határrétegek felépítése• Síklap felületén kialakuló határréteg
Lamináris határréteg:
x
y
Turbulens határréteg:
Viszkózus alapréteg
Univ. FaltörvényÉrvényességi tartománya
Univerzális faltörvény:
Határréteg vastagsága:
xv
x Re
Mérő rendszer felépítése Pitot-cső t.ponti nyomás felvevő szondája
Mérőberendezés fő részei:1. Beszívó tölcsér2. Statikus nyomásfuratok3. Számítógép vezérelt traverz
mechanizmus4. 0.2 mm átmérőjű Pitot
szonda5. Ventillátor 6. Toroid transzformátor• Nyomás adatok feldolgozása nyomásjeladók
segítségével számítógépen történik
4
Mérési feladatok1. A Setra nyomástávadók kalibrációja2. A beszívó elem kalibrációja TSI Prandtl csővel és körvezetékkel3. Az ISEL mozgató pályának megírása, mérőpontok felvétele
4.(A) A sebességprofilok mérése az 1.-9. furatsor közül minimálisan 4 pontban, illetve 10.-16-ig minimálisan 2 pontban
4.(B) Sebességprofilok keresztirányú eloszlásának vizsgálata 1.-9. furatsor közül kettőben 3 különböző oldaltávolságú pontban
4.(C) Botlódrót által keltett zavarás hatásának a vizsgálata sebességprofilok mérésével az 1.-9. furatsor közül minimálisan 4 pontban, illetve 10.-16-ig minimálisan 2 pontban
5. Mérés kiértékelése az elméleti összefoglaló alapján6. Hibaszámítás
MSc H01 mérés:
Teherautó / busz modell szélcsatorna vizsgálata
A mérés célja
Teherautó / busz modell légellenállásának vizsgálata szélcsatornában,
a légellenállás csökkentési lehetőségei
Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai 4. kiadás. 11.3 lecke: Közúti járművek áramlástanának alapjai
Mérőszoftver leírása:ARA Pressure&Force súgó
(http://www.ara.bme.hu/oktatas/tantargy/NEPTUN/BMEGEATMG01/)
Elolvasandó:
A mérőrendszer
ÉMI szélcsatorna
Típus határréteg Mérőtér zárt Mérőtér hossza [m] 2.1 Mérőtér szélessége [m] 2.2
Mérőtér magassága [m] 1.6
Maximális sebesség [m/s] 19
Maximális turbulenciaintenzitás [%] 0.5
A mérőrendszerErőmérő platform
terhelési oldal (mozgó rész) rögzített oldal (álló rész)
körlaperőmérő cella
összekötő rúd
súrlódásmentes felfüggesztés rugókkal a hiszterézis csökkentésére
Erőmérő cella
Szélsebesség: Prandtl cső a mérőtérbenKözeg hőmérséklet: digitális nyomásmérő
Mérési lánc
Erőmérő cella
Mérőerősítő Nyomástávadó
24V táp
soros-USB áalakítóA/D átalakító (NI USB 6009)
SzámítógépARA Pressure & Force Labview mérőszoftver
Hőmérő
Az alkalmazott összefüggések
TRpst
korrdinpv ,2
2
2vAFc e
e
0100
20002
Ellenállás tényező a dinamikus nyomás
függvényében 1. kialakítás2. kialakítás3. kialakítás
Dinamikus nyomás Pdin [Pa]
Elle
nállá
s tén
yező
ce
[-]
A mérés menete
1. Nyomástávadó kalibrációjának ellenőrzése2. Modell behelyezése /mérendő konfiguráció kialakítása úgy, hogy
az erőmérő cellát ne terheljük! (A modellt ehhez le kell emelni a mérlegről)
3. Erőmérő cella kalibrációja a kamion vízsszintes meghúzásával, görgőn átvezetett kalibrálósúlyzókkal
4. Erőmérő cella nullázása5. Mérések végzése legalább 8 mérési pontban szélsebesség
növeléssel (30 -> 100%) és 7 pontban leterheléssel (100 -> 30%). Mérési pontonként 10-15 másodperces átlagot kell rögzíteni.
• Minden konfigurációt pontosan dokumentálni kell, fotóval, rajzzal. • Meg kell határozni a jellemző áramlási keresztmetszetet minden
esetben.• Az első méréssorozatot a mérés végén meg kell ismételni, az
ismétlési pontosság ellenőrzésére.
Mérési feladatok
A feladatkülönböző orr-lekerekítések vizsgálata autóbusz elrendezésben (4-5 változat: éles, alsó lekerekítés, felső lekerekítés, ferde homlok)
Mérési feladatok
B feladatemelt raktérnél különböző lekerekítési szögek és spoilerek vizsgálata
Mérési feladatok
C feladatA kabin és a raktér közötti rés méretének hatása:- rés nélkül- rés 0.2, 0.4, 0.6 D- rés letakarása oldallemezzel
D
Mérési feladatok
D feladatOldalszél hatása: a modell elforgatása 5°-os lépésekben 0-25° között.