Akışkan olan maddenin(hava veya su), çeşitli hız ve durumlarda, rüzgârın davranışlarını ve/veya ölçeklendirilmiş/ölçeklendirilmemiş belirli bir katı modelin üzerindeki etkisini gözlemlemek ve ölçmek amaçlı olarak geliştirilmiş, temel olarak içerisinde kontrollü bir akış olan tüplere tünel denir.
Tünellerde hava araçları, yer araçları, gemiler, rüzgar türbinler, yapı modelleri, insan pozisyonu, anten gibi birçok akış altı testi yapılabilmektedir.
Akışkanların karmaşık sonuçları tünelde deneysel olarak gözlenebilmektedir.
Mühendislere ve araştırmacılara güvenilir veri sağlayabilirler.
Aerodinamik alanında hızlı, ekonomik ve isabetli sonuçlar genellikle tüneller ile alınır.
1. Rüzgâr Tünelleri
Rüzgâr tünellerinde temel olarak basınç dağılımı, hız karakteristiği ve aerodinamik kuvvetlerin ölçümü yapılır. Çeşitli görevler için optimize edilmiş aerodinamik yapıya sahip araçlara akışım etkisi, bilgisayar ortamında HAD(hesaplamalı akışkanlar dinamiği) ile modellenerek de yapılabilmektedir. Fakat tünel testleri ile doğru sonuçlara ulaşmak daha muhtemel görülmektedir.
Rüzgâr tünelleri temel olarak içerisinde akan rüzgârın hızına, kapalı veya açık çevrim olmasına, emme veya basma türünde tasarlanmış olmasına göre sınıflandırılırlar.
Mach(M) sayısı, akışkan hızının ses hızına olan oranıdır.
Akış hızına göre sınıflandırma aşağıdaki gibidir;
· Ses hızı altı(subsonic) (M<0.8(340 m/s))
· Ses hızına geçiş (transonic) (0.8<M<1.2(480 m/s))
· Ses üstü (süpersonic) (1.2<M5.0(1700 m/s))
· Ses hızından çok daha hızlı (hypersonic) (M>5.0)
2. Rüzgâr Tüneli bileşenleri
Fan motoru ile akış oluşturulur. Fan motorunun çalışma yönü, akışın daralma konisinden test odasına doğru olacağı şekilde ayarlanmalıdır. Tasarlanacak tünel yapısına göre basma ve emme şeklinde düzenlenebilirler.
Kanatçıklar ile tünelin keskin dönüşlerimde akışın daha az bozulması hedeflenmiştir.
 |
Şekil 2.1 Bal peteği (honeycomb) |
Akış doğrultucu, şekil 2.1’de gösterildiği üzere genellikle bal peteği modelinde plakadan ibarettir ve akışın kayba uğramadan dikey ve düşey olarak doğrultulmasın, türbülans yoğunluğunun azaltılması için kullanılır. Bal peteği yapısı boşluksuz olarak en az materyal ile en fazla boşluk sağlandığı modeldir.
Akışın düzlemde eşit debiye sahip olması için akış doğrultucu ile veraver en uygun geçirgenlik oranında akış düzelticileri (çelik ağ) de kullanılabilir.
Düzeltilmiş akış test odasına gelmeden önce kontrollü bir şekilde daralma konisinde hızlandırılır.
Difüzör ise test odasında kullanılmış düzgün akışın olabileceğince bozulmadan tekrar tünele kazandırılması veya tahliyesi amacı ile küçük boyutlu test kesitini tekrar tünel boyutlarına getirmede kullanılır.
2.1 Açık Çevrim Rüzgâr Tüneli
Açık çevrim rüzgâr tünellerinde kullanılan akış, tekrar tünele kazandırılmaz.
Genellikle fan motoru tarafından akış, test odasına çekilerek kullanılır. Motor genellikle test odasından sonradır.
Kapalı çevrim rüzgâr tüneline kıyasla üretim maliyeti düşüktür.
Enerji verimliliğinin düşük oluşu ise, kullanım
maliyetini ortaya çıkarır.
 |
|
Şekil 2.2. açık çevrim rüzgar tüneli bileşenleri |
Açık çevrim rüzgâr tünellerinde, kapalı çevrim tüneline göre daha düşük hızlarda çalışılmaktadır. Şekil 2.2’de açık çevrim rüzgar tünelinin bileşenleri gösterilmektedir.
Atmosferik, açık çevrim rüzgâr tünellerinde ise büyük ölçekli test odasına sahip açık çevrim tünelinde daralma konisi ile test odası arasında bulunan tünel parçası, atmosferik sınır koşullarını oluşturabilmek amaçlıdır. Bu kısma konumlandırılan parçalar ile yüzey bozukluğunun sebep olduğu sınır tabaka modellenir.
2.2 Kapalı Çevrim Rüzgâr Tüneli
Şekil 2.3 kapalı çevrim rüzgar tüneli bileşenleri
Kapalı çevrim rüzgâr tünelleri, kullanılan akışı tekrar tünele kazandırarak enerji verimi sağlarlar.
Şekil 2.3’de kapalı çevrim rüzgar tüneli bileşenleri gösterilmektedir.
Kapalı çevrim rüzgâr tünellerinde, açık çevrim tünellere göre verimi daha yüksek olduğu için aynı güçte motor ile daha yüksek hızlara ulaşabilirler. Ancak, üretim maliyeti açık çevrim tünellere göre daha yüksektir, daha fazla alana ihtiyacı vardı, duman ile akış gözlemi gibi deneylerde tahliye sistemine ihtiyaç duyulur ve aynı hava kullanıldığı için uzun süreli çalışmada ısınma problemi görülebilir.
https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/tunoret.html
Yanıktepe B., 2016, Düşük Süpürme Açısına Sahip
Delta Kanat Modeli Üzerinde Oluşan Aerodinamik Karakteristiklerinin
İncelenmesi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part:C, Tasarım ve
Teknoloji 247-258
0 Yorumlar