Evaluarea Calității unui Tunel Aerodinamic

La evaluarea unui tunel aerodinamic din punct de vedere energetic, in faza de proiectare a acestuia, se utilizeaza notiunea de calitate, , prin care se intelege inversul raportului pierderilor de pe traseul hidraulic al acestuia:

[-],

(1)

unde: [-]

coeficientul de rezistenta hidraulica totala a tunelului.

Ca valoare, calitatea unui tunel aerodinamic trebuie sa fie cat mai mare posibil, limitata evident de pierderile energetice inerente. In cazul tunelelor echilibrate corespunzator din punct de vedere energetic, calitatea acestora este supraunitara.

2? CALCULUL HIDRAULIC AL UNUI TUNEL AERODINAMIC

Coeficientul de rezistenta hidraulica al unei tunel, considerat ca o retea hidraulica, constituie raportul dintre puterea totala pierduta pe intregul traseu al acestuia si energia cinetica (in unitatea de timp) intr-o sectiune de referinta, adoptata:

[-],

(2)

unde: [kg/m3]

densitatea fluidului de lucru;

[m2]

aria sectiunii de referinta;

[m/s]

viteza medie a fluidului in sectiunea de referinta (in camera de experiente);

[kg/s]

debitul masic de fluid.

Daca variatia densitatii fluidului se poate neglija, se calculeaza ca fiind raportul dintre presiune totala pierduta pe traseul retelei si presiunea dinamica in sectiunea de referinta :

[-].

(3)

Desi din punct de vedere fizic, pierderile de presiune totala (datorate rezistentelor hidraulice) in orice element al unei retele sunt indivizibile, pentru comoditatea calculelor, acestea sunt adesea impartite, conventional, pentru aceeasi sectiune de calcul, in:

- pierderi distribuite (rezistenta distribuita), ;

- pierderi locale(rezistenta locala),

Pierderea distribuita este provocata de vascozitatea (atat moleculara, cat si turbulenta) fluidului de lucru si constituie rezultatul schimbului de cantitate de miscare intre molecule (in cazul miscarii laminare), precum si intre particulele aflate in straturi invecinate ale fluidului, care se misca cu viteze diferite (in cazul miscarii turbulente).

Pierderile locale de presiune apar la perturbarea zonala a curgerii normale, desprinderea curentului de peretii retelei, formarea vartejurilor si amestecarea turbulenta intensiva a curentului in locurile cu schimbari ale configuratiei traseului sau la intalnirea si ocolirea obstacolelor (difuzoare, confuzoare, coturi de intoarcere, retele de rectificare, vane de reglare a debitului etc.). Fenomenele enumerate anterior intensifica schimbul de cantitate de miscare (eforturile tangentiale de franare), marind disiparea de energie.

Fenomenele de desprindere si formare a vartejurilor sunt legate de existenta diferentelor de viteze in sectiunea transversala a curentului si a gradientului de presiune pozitiv in lungul acestuia. Apar la incetinirea miscarii, de exemplu intr-o conducta care se largeste (difuzor), dupa un cot cu raza de curbura mica, la ocolirea diferitelor obstacole. Diferenta de viteze in sectiune transversala, in cazul gradientului de presiune negativ, de exemplu la curgerea printr-o conducta care se ingusteaza (confuzor), nu duce la desprinderea curentului. Pe portiunile cu ingustare lina curentul este chiar mai stabil decat pe portiunile de sectiune constanta.

Ambele tipuri de pierderi se insumeaza dupa principiul suprapunerii pierderilor, pentru care se ia suma aritmetica a pierderilor distribuite si a pierderilor locale:

[m col. aer].

(4)

Practic, valoarea trebuie luata in considerare numai pentru componentele de lungime relativ mare, sau atunci cand este apropiata ca valoare de

In calculele moderne ale retelelor hidraulice se opereaza cu coeficientii adimensionali ai rezistentelor hidraulice. Este mult mai convenabil, deoarece in curentii dinamic asemenea, pentru care se respecta asemanarea geometrica a sectoarelor si egalitatea numerelor Reynolds (si a altor criterii de similitudine, daca ele sunt importante), valoarea acestor coeficienti este independenta de natura fluidului, de viteza