FR2566946A1 - Wind tunnel for instructional aerodynamic experiments - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un appareil pour effectuer des essais en mécanique des fluides gazeux (aéromécanique) ou en aéro- dynamique, comprenant un générateur de courant d'air ainsi que des moyens pour suspendre des objets dans le courant d'air et pour supporter des instruments de mesure en dehors du courant d'air
Dans l'enseignement des sciences naturelles, il existe de plus en plus le besoin d'une démonstration sérieuse de processus "aeromecaniques" w "aérodynamiques"OLesappareils actueLlement offerts par les fabricants de matériel pour l'enseignement par exemple pour l'enseignement de la physique comportent en règle générale seulement un générateur de courant dgair et différents corps de certaines formes, dont la mise en place dans le courant d'air est laborieuse et imprécise. Des essais de ce genre manquent à la fois de Peproductibilitéet de clarté didactique.The invention relates to an apparatus for carrying out tests in mechanics of gaseous fluids (aeromechanics) or in aerodynamics, comprising an air stream generator as well as means for suspending objects in the air stream and for supporting measuring instruments outside the air stream
In the teaching of natural sciences, there is more and more the need for a serious demonstration of "aeromechanical" w "aerodynamic" processes. The devices currently offered by the manufacturers of teaching materials, for example for teaching physics generally include only a generator of air current and different bodies of certain forms, the placement of which in the air current is laborious and imprecise. Essays of this kind lack both reproducibility and didactic clarity.
On connaît un appareil du type mentionné au début par le brevet des EUA 3 055 21?. Il comprend un court tronçon de tube formant ce que l'on appelle une veine d'expérience fermée, à Laquelle sont associés un ventilateur à jet aspirant et un entonnoir d'admis sion d'air ou convergent. Une ouverture latérale de la paroi de La veine d'expérience est traversée par un support au moyen duquel un objet peut être maintenu axialement en position fixe dans le courant d'air. Au-dessus de la veine d'expérience se trouvent deux instruments de mesure.L'un sert à la mesure de la vitesse de L'air à L'aide d'un corps formant chicane disposé dans le courant d'air L'autre instrument de mesure sert à déterminer des mouvements de montée et de descente de L'objet disposé dans le courant d'air. Cette soufflerie connue a L'inconvénient que le nombre des essais qu'elle permet de réaliser est extrêmement limité. Par exemple, il n'est pas possible de faire entrer les différentes conditions d'écoulement et de pression régnant dans La veine d'expérience dans les séries d'essais. An apparatus of the type mentioned at the outset by US patent 3,055,21 is known. It includes a short section of tube forming what is called a closed experience vein, with which are associated a suction jet fan and an air intake or converging funnel. A lateral opening of the wall of the vein of experience is crossed by a support by means of which an object can be held axially in a fixed position in the air stream. Above the experiment vein are two measuring instruments, one used to measure the speed of air using a baffle-shaped body arranged in the air stream the other measuring instrument is used to determine movements of ascent and descent of the object placed in the air stream. This known wind tunnel has the disadvantage that the number of tests it allows to perform is extremely limited. For example, it is not possible to enter the different flow and pressure conditions prevailing in the vein of experience in the test series.
Les objets disposés dans la veine d'expérience ne peuvent avoir qu'une position bien définie. De plus, cet appareil connu ne se prête pas à la réalisation d'essais dans un courant d'air libre.Objects placed in the vein of experience can only have a well-defined position. In addition, this known device is not suitable for carrying out tests in a stream of free air.
L'invention vise à réaliser un appareil du type mentionne au début, qui permette d'effectuer un grand nombre d'essais, tant dans un courant d'air libre que dans un courant d'air enfermé, qui possède une construction didactiquement claire et qui convient de ce fait en particulier pour un usage dans l'enseignement des sciences naturelles. The invention aims to achieve an apparatus of the type mentioned at the beginning, which allows a large number of tests to be carried out, both in a free air stream and in an enclosed air stream, which has a didactically clear construction and which is therefore particularly suitable for use in teaching the natural sciences.
Selon l'invention, un rail est disposé à peu près parallèlement au courant d'air et un chariot servant à supporter un objet ou une sonde de mesure dans le courant d'air est disposé déplaçable et blocabte sur ce rait. Ces mesures permettent un déplacement axial défini des objets se trouvant dans le courant diapir et, par suite, de faire entrer les conditions de pression et d'écoulement les plus diverses dans les séries d'essais. Le chariot déplaçable parallèlement au courant d'air peut servir en outre au support d'instruments de mesure, de sorte que les conditions de pression et d'écoulement régnant chaque fois peuvent être indiquées en même temps que Leurs effets sur l'objet se trouvant dans le courant d'air. According to the invention, a rail is disposed roughly parallel to the air stream and a carriage serving to support an object or a measurement probe in the air stream is disposed movable and blockable on this line. These measurements allow a defined axial displacement of the objects in the diaphragm current and, consequently, to bring the most diverse pressure and flow conditions into the test series. The carriage which can be moved parallel to the air flow can also be used to support measuring instruments, so that the pressure and flow conditions prevailing each time can be indicated at the same time as their effects on the object being in the air stream.
Pour la réalisation en soupLesse d'essais dans un courant d'air enfermé, iL convient d'entourer le courant d'air d'une paroi ayant la forme d'un tronçon de tube, pour constituer une veine d'espérience enfermée, et de doter cette paroi d'une fente, s'étendant parallèlement au rail fixé à la paroi, pour le passage du support d'objet. Il est ainsi possible de déplacer à la fois l'objet et Les instruments de mesure ou les sondes de mesure sur toute la longueur du courant d'air enfermé et de relever de cette manière des résultats d'essais sur toute L'étendue axiale. For carrying out tests in a closed air stream, it is advisable to surround the air stream with a wall having the shape of a section of tube, in order to constitute an enclosed vein of experience, and to provide this wall with a slot, extending parallel to the rail fixed to the wall, for the passage of the object support. It is thus possible to move both the object and the measuring instruments or the measuring probes over the entire length of the enclosed air current and in this way take test results over the entire axial extent.
Afin de réduire à un minimum la perturbation du courant d'air provoquée par la fente longitudinale, il convient de recouvrir le rail, la fente et le chariot d'un capot transparent amovible.In order to minimize the disturbance of the air flow caused by the longitudinal slot, the rail, the slot and the carriage should be covered with a removable transparent cover.
D'autres caractéristiques et avantages de L'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels
- La figure 1 est une vue en perspective de l'appareiL selon un premier exemple de réalisation de L'invention;
- la figure 2 est une vue en perspective de la partie centrale d'un appareil selon un deuxième exemple de realisation de l'invention;
- la figure 3 est une vue semblable, mais simplifiée, d'un troisième exemple de réalisation; et
- la figure 4 est une vue en perspective d'un mode de réalisation pour des essais dans un courant d'air libre.Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows of several nonlimiting exemplary embodiments, as well as from the appended drawings, in which
- Figure 1 is a perspective view of the apparatus according to a first embodiment of the invention;
- Figure 2 is a perspective view of the central part of an apparatus according to a second embodiment of the invention;
- Figure 3 is a similar view, but simplified, of a third embodiment; and
- Figure 4 is a perspective view of an embodiment for tests in a stream of free air.
La figure 1 est la vue d'ensemble d'un premier exemple de réalisation de l'appareil selon l'invention. L'appareil est de construction modulaire et comporte les modules suivants : un convergent 1 avec un montant 2, un divergent 3 avec un montant 4, un ventilateur 5 et un tronçon de tube 6 qui forme une veine d'expérience enfermée de section droite carrée. La veine d'espérience 6 est fixée aux montants 2, 4 au moyen de vis à têtes moletées 7. Les quatre éléments de paroi formant la veine d'expérience sont en matériau transparent, exception faite du fond 8. Ce dernier est amovible et interchangeable. Le ventilateur 5 repose sur un socle 9 qui est réalisé de manière qu'il puisse supporter Le générateur de courant d'air en position horizontale ou én position verticale. Figure 1 is the overview of a first embodiment of the apparatus according to the invention. The device is of modular construction and comprises the following modules: a convergent 1 with an upright 2, a divergent 3 with an upright 4, a fan 5 and a section of tube 6 which forms an enclosed test stream of square cross section . The experience vein 6 is fixed to the uprights 2, 4 by means of knurled head screws 7. The four wall elements forming the experience vein are made of transparent material, except for the bottom 8. The latter is removable and interchangeable . The fan 5 rests on a base 9 which is made so that it can support the air current generator in a horizontal position or in a vertical position.
Sur le dessus, le tronçon de tube formant la veine d'expérience 6 est équipé d'un rail double 11 qui s'étend parallele- ment à l'axe longitudinal de la veine d'expérience et à peu près sur toute son extension longitudinale. Sur ces rails glisse ou roule, avec peu de frottement, un chariot 1? qui est conformé à la fois pour supporter des objets dans le courant d'air traversant la veine d'expérience et pour supporter des sondes et les instruments de mesure. Comme exempte pour un objet 13 maintenu dans le courant d'air, le dessin montre une maquette de voiture 14. La maquette est suspendue à un élément 15 qui traverse une fente 16 s'étendant entre les rails Il et qui est fixé au chariot 12 au moyen d'une vis à tête moletée 17. L'élément de suspension 15, de même que d'autres objets 13 (des disques de différentes tailles, une sphère, une demisphère, un corps entrme de goutte d'eau), est également représenté à part. On the top, the section of tube forming the experience vein 6 is equipped with a double rail 11 which extends parallel to the longitudinal axis of the experience vein and almost over its entire longitudinal extension. . On these rails slides or rolls, with little friction, a carriage 1? which is shaped both to support objects in the air flow passing through the test stream and to support probes and measuring instruments. As an example for an object 13 kept in the air stream, the drawing shows a model car 14. The model is suspended from an element 15 which passes through a slot 16 extending between the rails II and which is fixed to the carriage 12 by means of a knurled screw 17. The suspension element 15, as well as other objects 13 (disks of different sizes, a sphere, a hemisphere, a body between a drop of water), is also shown separately.
Dans l'exemple de réalisation selon la figure 1, le ventilateur 5 aspire de l'air à travers le convergent 1. Dans la veine d'expérience 6 s'établit un écoulement uniforme qui est seulement affecté par de faibles perturbations marginales. Des perturbations plus importantes susceptibles d'être provoquées par la présence de la fente 16 sont évitées par le fait que les rails 11, le chariot 12 et la fente 16 sont recouverts par un capot 19. Celuici est de préférence également en matériau transparent. Le courant d'air dans la veine 6 exerce sur la maquette de voiture 14 une force qui correspond à la traînée de la maquette. Pour pouvoir visualiser et mesurer cette force, un dynamomètre 18 est fixé sur le dessus du montant 2 et est relié par un câble 21 au chariot 12. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the fan 5 draws air through the convergent 1. In the experimental stream 6, a uniform flow is established which is only affected by slight marginal disturbances. Larger disturbances likely to be caused by the presence of the slot 16 are avoided by the fact that the rails 11, the carriage 12 and the slot 16 are covered by a cover 19. This is preferably also made of transparent material. The air flow in the vein 6 exerts on the model car 14 a force which corresponds to the drag of the model. To be able to visualize and measure this force, a dynamometer 18 is fixed on the top of the upright 2 and is connected by a cable 21 to the carriage 12.
Le capot 19 presente à cet effet une fente 22 dans son côté frontal dirigé vers le dynamomètre 18.The cover 19 has for this purpose a slot 22 in its front side directed towards the dynamometer 18.
Le mode de réalisation représenté sur la figure 1 permet la mesure et la démonstration simples de La traînée de corps ayant les formes les plus diverses. Le changement ou le remplacement des corps s'effectue de manière simple par le bas, après enlèvement du fond 8. La veine d'expérience est accessible en outre à travers le convergent. The embodiment shown in Figure 1 allows simple measurement and demonstration of the body drag having the most diverse shapes. The change or replacement of the bodies is carried out in a simple manner from below, after removal of the bottom 8. The experience vein is also accessible through the convergent.
La figure 2 montre une partie d'un autre exemple de réalisation de l'appareil selon l'invention. Comme objet 13, ta veine d'expérience 6 contient une tranche d'aile d'avion 23 qui est suspendue à deux tiges 24 et 25 articulées sur elle. Le chariot 1? de cet exemple porte un instrument de mesure 26 qui permet de mesurer la sustentation exercée par le courant d'air sur L'aile 23. L'appareil comporte à cet effet un élement de suspension 28, lui-même suspendu à un ressort 27, sur lequel les tiges 24, 25 peuvent être bloquées individuellement en hauteur (en vue du réglage de L'angle d'attaque) au moyen des vis à tête moletée 31, 32. L'élément 28 de suspension à ressort est relié par une attache 33 à une aiguille 34. Cette dernière indique la sustentation sur une échelle 35 qui est seulement représentée en partie.Un recouvrement 36 en matériau transparent, fixé sur Le chariot 12, sert de support pour L'élément de suspension 28 et de monture pour l'aiguille 34. L'échelle 35 est formée sur la surface du recouvrement 36. Figure 2 shows part of another embodiment of the apparatus according to the invention. As object 13, your experience vein 6 contains a section of airplane wing 23 which is suspended from two rods 24 and 25 articulated on it. Trolley 1? in this example carries a measuring instrument 26 which makes it possible to measure the lift exerted by the air current on the wing 23. The apparatus comprises for this purpose a suspension element 28, itself suspended from a spring 27, on which the rods 24, 25 can be locked individually in height (for adjusting the angle of attack) by means of the knurled screws 31, 32. The element 28 of spring suspension is connected by a fastener 33 to a needle 34. The latter indicates the lift on a scale 35 which is only partially shown. A cover 36 of transparent material, fixed on the carriage 12, serves as a support for the suspension element 28 and a mount for the needle 34. The scale 35 is formed on the surface of the covering 36.
L'appareil représenté sur la figure 2 permet non seulement de faire la démonstration de la composante de sustentation dans le cas de L'aile 23, il permet en même temps de mesurer la traînée puisque le chariot 12 est de nouveau relié par un câble 21 au dynamomètre 18, comme représenté et décrit en référence à la figure 1. The apparatus shown in FIG. 2 not only makes it possible to demonstrate the lift component in the case of wing 23, it also makes it possible to measure the drag since the carriage 12 is again connected by a cable 21 dynamometer 18, as shown and described with reference to FIG. 1.
Dans l'exemple de réalisation selon la figure 3, le fond plat 8 est remplacé par un fond 38 dont le côté intérieur est bombé à la façon du profil d'un venturi. Pour pouvoir mesurer lsin- fluence d'une telle conformation sur L'écoulement d'air, une sonde de mesure 39 - faisant saillie à L'intérieur de la veine d'expérience 6 à travers la fente 16 - est fixée réglable en hauteur sur le chariot 12. La sonde de mesure 39 comprend deux petits tubes recourbés en direction de l'arrivée du courant d'air. L'un deux est ouvert à l'avant et sert à la mesure de la pression dynamique. L'autre petit tube est fermé à son extrémité dirigée vers le courant d'air arrivant et présente un orifice sur le côté pour la mesure de la pression latérale.Au-dessus du chariot 12, les deux petits tubes sont raccordés par des tuyaux flexibles 41 et 42 à un micromanomètre 43 Celui-ci comprend une boucle 45 en matériau transparent, qui est fixée sur un panneau 44 et est partiellement remplie de liquide. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the flat bottom 8 is replaced by a bottom 38, the inner side of which is curved like the profile of a venturi. In order to be able to measure the influence of such a conformation on the air flow, a measurement probe 39 - projecting inside the experiment vein 6 through the slot 16 - is fixed adjustable in height on the carriage 12. The measurement probe 39 comprises two small bent tubes in the direction of the arrival of the air current. One of them is open at the front and is used to measure dynamic pressure. The other small tube is closed at its end directed towards the incoming air stream and has a hole on the side for measuring the lateral pressure. Above the carriage 12, the two small tubes are connected by flexible pipes 41 and 42 to a micromanometer 43 This comprises a loop 45 of transparent material, which is fixed to a panel 44 and is partially filled with liquid.
Une échelle formée sur le panneau 44 permet de Lire les pressions.A scale formed on the panel 44 makes it possible to read the pressures.
Le tend bombé 38 est combiné avec un dispositif 46 pour la représentation qualitative de l'allure de la pression à proximité immédiate de la surface. Le ond 38 présente à cet effet un certain nombre d'orifices 48 qui sont orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal de la veine d'expérience 6 et sur lesquels peuvent être branchés les flexibles 49. Ceux-ci se terminent dans un récipient 51 rempli de liquide du dispositif 46, lequel forme par conséquent un micromanomètre à plusieurs voies. La hauteur des colonnes de liquide dans les différents flexibles 49 illustre qualitativement la variation de la pression. Pour des mesures quantitatives, les flexibles 41, 42 du micromanomètre 43 peuvent être branchés sur les orifices 48. The curved tend 38 is combined with a device 46 for the qualitative representation of the shape of the pressure in the immediate vicinity of the surface. The wav 38 has for this purpose a certain number of orifices 48 which are oriented perpendicular to the longitudinal axis of the experimental stream 6 and to which the hoses 49 can be connected. These terminate in a container 51 filled of liquid from device 46, which therefore forms a multi-channel micromanometer. The height of the liquid columns in the various hoses 49 qualitatively illustrates the variation in pressure. For quantitative measurements, the hoses 41, 42 of the micromanometer 43 can be connected to the orifices 48.
La figure 4 montre un exemple de réalisation pour
L'étude de processus dans un courant d'air libre. Le générateur de courant d'air 5 souffle sur une tranche d'aile d'avion 23 qui est suspendue de la maniere décrite en référence à la figure 2. Cette aile, de même que l'appareil de mesure 26, est de nouveau supportée par le chariot 1?, mais celui-ci est disposé ici sur un rail séparé 53 qui s'étend à peu près parallèlement au courant d'air produit et en dehors de celui-ci. Le rail 53 est fixé d'un côté sur la tuyère 3 montée devant le générateur de courant d'air 5. L'extrémité libre du rail 53 est supportée de façon non représentée, au moyen d'un statif par exemple. Le rail permet de travailler avec le chariot et les accessoires comme dans le cas d'une veine d'expérience enfermée. Figure 4 shows an embodiment for
Study of processes in a free air stream. The air current generator 5 blows on an edge of an airplane wing 23 which is suspended in the manner described with reference to FIG. 2. This wing, like the measuring device 26, is again supported by the carriage 1 ?, but the latter is arranged here on a separate rail 53 which extends roughly parallel to the air stream produced and outside of it. The rail 53 is fixed on one side to the nozzle 3 mounted in front of the air flow generator 5. The free end of the rail 53 is supported in a manner not shown, by means of a stand for example. The rail makes it possible to work with the trolley and the accessories as in the case of an enclosed experiment vein.
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| CN117928879B (en) * | 2024-03-22 | 2024-05-31 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | Large-caliber hypersonic wind tunnel test cabin capable of being opened and closed in segmented mode and application method thereof |
Also Published As
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|---|---|
| DE3424265C2 (en) | 1995-06-08 |
| FR2566946B1 (en) | 1987-05-22 |
| DE3424265A1 (en) | 1986-01-09 |
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