PT104986B

PT104986B - Túnel aerodinâmico com escoamento desenvolvido na recirculação do ar

Info

Publication number: PT104986B
Application number: PT10498610A
Authority: PT
Inventors: Eusebio Zeferino Encarnacao Da Conceicao
Original assignee: Univ Do Algarve
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2012-03-05
Also published as: PT104986A

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO TRATA DE UM TÚNEL AERODINÂMICO COM ESCOAMENTO DESENVOLVIDO NA RECIRCULAÇÃO DO AR.O TÚNEL AERODINÂMICO É CONSTITUÍDO, A JUSANTE DA SECÇÃO DE VENTILAÇÃO (1), ATRAVÉS DE UMA SECÇÃO DE EXPANSÃO DO ESCOAMENTO (2), UMA SECÇÃO DE CONTROLO DA INTENSIDADE DE TURBULÊNCIA DO ESCOAMENTO (3), UMA SECÇÃO DE CONTRACÇÃO DO ESCOAMENTO (4) E UMA SECÇÃO DE TESTES (5), QUE FUNCIONAM EM CONDIÇÕES DE EXPIRAÇÃO.NO RETORNO DO ESCOAMENTO, A MONTANTE DA SECÇÃO DE VENTILAÇÃO (1), O TÚNEL AERODINÂMICO É CONSTITUÍDO ATRAVÉS DE UMA SECÇÃO DE TRANSIÇÃO DO ESCOAMENTO (6), UMA SECÇÃO DE DESENVOLVIMENTO DO ESCOAMENTO (7) E UMA SECÇÃO DE EXPANSÃO E TRANSIÇÃO DO ESCOAMENTO (8), QUE FUNCIONAM EM CONDIÇÕES DE ASPIRAÇÃO.

Description

DESCRIÇÃO

Túnel aerodinâmico com escoamento desenvolvido na recirculação do ar

1.1 Domínio Técnico da Invenção (Epígrafe da Invenção)

A presente invenção trata de um túnel aerodinâmico com escoamento desenvolvido na recirculação do ar.

túnel aerodinâmico é constituído, a jusante da secção de ventilação (1), através de uma secção de expansão do escoamento (2) , uma secção de controlo da intensidade de turbulência do escoamento (3), uma secção de contracção do escoamento (4) e uma secção de testes (5), que funcionam em condições de expiração.

No retorno do escoamento, a montante da secção de ventilação (1), o túnel aerodinâmico é constituído através de uma secção de transição do escoamento (6), uma secção de desenvolvimento do escoamento (7) e uma secção de expansão e transição do escoamento (8), que funcionam em condições de aspiração.

1.2 Sumário da Invenção

A presente invenção trata de um túnel aerodinâmico com escoamento desenvolvido na recirculação do ar. 0 túnel está dividido num primeiro conjunto de secções, a jusante da secção de ventilação (1), que funcionam em condições de expiração, e num segundo conjunto de secções, a montante da secção de ventilação (2) , que funcionam em condições de aspiração. 0 primeiro conjunto é constituido através de uma secção de expansão do escoamento (2), uma secção de controlo da intensidade de turbulência do escoamento (3), uma secção de contracção do escoamento (4) e uma secção de testes (5). 0 segundo conjunto, no retorno do escoamento, é constituído através de uma secção de transição do escoamento (6), uma secção de desenvolvimento do escoamento (7) e uma secção de expansão e transição do escoamento (8).

A secção horizontal de ventilação (1) está equipada com múltiplos ventiladores, vertical e horizontal, transversal quadrangular, com simetrias nas direcções dispostos numa configuração de forma a evitar zonas de recirculação nas arestas da secção de expansão do escoamento e garantir uma expansão uniforme.

A secção horizontal de expansão do escoamento (2) , denominada também por difusor, com uma configuração transversal quadrangular, é limitada na envolvente através de superfícies planas. A secção de controlo do nível de intensidade de turbulência do escoamento (3), com uma configuração transversal quadrangular, é constituída através de uma rede. A secção horizontal de contracção do escoamento (4), com uma configuração transversal quadrangular, é limitada na envolvente através de superfícies curvas obtidas a partir de polinómios. A secção de testes horizontal (5), localizada a jusante da secção de contracção, pode funcionar no interior de numa secção com configuração transversal quadrangular ou à salda desta em jacto livre.

A secção vertical de transição do escoamento (6), de uma configuração transversal quadrangular na aspiração do escoamento para uma configuração transversal rectangular na conduta de desenvolvimento, é utilizada na criação de um escoamento ascendente relativamente uniforme na entrada da secção de desenvolvimento do escoamento (7). A secção horizontal de desenvolvimento do escoamento (7), com uma configuração transversal rectangular, é utilizada na criação de um escoamento desenvolvido. A secção vertical de com auxilio de deflectores orientáveis, e de transição do escoamento ascendente, de uma configuração transversal rectangular na saída da secção de desenvolvimento do escoamento (7) para uma configuração transversal quadrangular, é utilizada na criação de um escoamento uniforme na entrada da secção de ventilação (1).

1.3 Estado da Técnica Anterior

1.3.1 Descrição dos túneis de vento

Um túnel aerodinâmico é constituído através de uma secção de ventilação, uma câmara de estabilização (constituída através de uma secção de expansão ou difusor e secção de controlo da intensidade de turbulência do escoamento, construída por redes e favos), secção ou cone de contracção, secção de testes e secção de recirculação do escoamento.

Secção de ventilação

Os ventiladores são responsáveis pelo escoamento de ar ao longo do túnel aerodinâmico. Para escolher o ventilador a usar num túnel, deve-se ter em conta as curvas características desenvolvidas experimentalmente para cada ventilador.

Os ventiladores utilizados nos túneis de vento, que podem ser ventiladores de escoamento axial ou ventiladores de escoamento centrífugos, podem ser instalados no início (funcionando deste modo por expiração) ou no fim (funcionando deste modo por aspiração ou sucção) do túnel aerodinâmico.

Os ventiladores centrífugos são normalmente utilizados em túneis de circuito aberto, no entanto ventiladores com uma única entrada podem ser também usados em túneis de circuito fechado com recirculação, se forem instalados num dos cantos.

Câmara de estabilização

A câmara de estabilização, constituída através de uma secção de expansão do escoamento (também denominada como difusor) e uma secção de controlo da intensidade de turbulência do escoamento (construída por redes e favos), é utilizada na linearização do escoamento e redução do nivel de intensidade de turbulência do escoamento na secção de testes. A sua função, juntamente com a secção de contracção, eliminação das diferentes escalas de turbulência do escoamento, através de uma redução dos valores da velocidade do escoamento na expansao, eliminação dos turbulhões existentes na passagem das redes ou favos e aumento da velocidade, mantendo baixos niveis de intensidade de turbulência do escoamento, na secção de contracção.

Secção de expansão do escoamento (difusor)

A função da secção de expansão do escoamento, também denominada por difusor, é a desaceleração do escoamento através do aumento da área de passagem e a uniformização do escoamento antes da passagem pela secção de controlo da intensidade de turbulência do escoamento. Para além deste aspecto, com a redução da velocidade do escoamento na passagem na secção de controlo da intensidade de turbulência do escoamento, permite ainda reduzir a perda de carga nesta última.

escoamento através dum difusor depende de sua geometria, definida pela relação da área (área inicial/área final), ângulo do difusor (2Θ), contorno da parede e formas de secção transversal do difusor.

Secção de controlo do nível de turbulência arranjo normal, na câmara de estabilização, consiste na aplicação de redes e aplicação de favos. As redes normalmente são fixadas à estrutura de madeira, enquanto que os favos geralmente são apenas encaixados na própria estrutura do túnel.

Redes: As redes utilizadas nos túneis de vento são feitas normalmente de fios de metal entrelaçados para formar redes rectangulares ou quadradas. As redes formadas por linhas de nylon ou de poliéster são também usadas, quando não se esperam escoamentos muito intensos.

Os aspectos a ter em conta na selecção das redes são a uniformização do perfil de velocidade e o espaçamento entre as redes. As redes uniformizam os perfis da velocidade do escoamento, impondo uma perda de pressão estática proporcional ao quadrado da velocidade do escoamento, e desta maneira reduzem a espessura da camada limite. Para as perdas de pressão através das redes serem completamente independentes, o espaçamento deve ser suficiente para que a pressão estática recupere totalmente da perturbação antes de alcançar a rede seguinte. Para beneficiar da redução da turbulência do escoamento, o espaçamento mínimo entre redes deve ser de aproximadamente 0,2 vezes o diâmetro da câmara de estabilização.

Favos: Os favos encontram-se no final da câmara de estabilização, com o objectivo de melhorar o escoamento na secção de teste, essencialmente, as componentes da turbulência do escoamento transversal. Os favos têm a capacidade de remover a turbulência do escoamento e as variações da velocidade transversal, desde que os ângulos das variações de direcção do escoamento não sejam superiores a 10°.

É importante notar que o escoamento nas células da maioria dos favos é laminar. Para este tipo de condições, a redução da turbulência é maior para os favos mais curtos.

Normalmente os favos são compostos por células hexagonais, com um comprimento 5 a 10 vezes superior ao seu diâmetro, mas para facilitar a construção, usualmente usam-se favos quadrados, circulares ou triangulares.

Os favos de papel impregnados são adequados para os túneis mais pequenos, mas estes também podem ser de alumínio (têm dimensões mais precisas do que os de papel), e devem-se utilizar para túneis de elevado desempenho e em túneis de grandes dimensões, onde as velocidades do escoamento podem ser bastante elevadas. É importante ter em conta que as células dos favos de papel frequentemente podem ficar obstruídas e provocar alguma turbulência no escoamento.

Secção de contracção

O cone de contracção, que se considera a zona mais importante de toda a construção do túnel, encontra-se a montante da secção de testes. No cone de contracção um grande volume de ar a baixa velocidade é reduzido a um pequeno volume de ar a grande velocidade, sem que, durante o processo seja causada turbulência. A forma do cone de contracção deve ser escolhida de forma a possibilitar um aumento contínuo de velocidade do escoamento até à secção de teste sem existir a separação do escoamento das superfícies envolventes. Uma contracção também deverá reduzir as não uniformidades do escoamento, assim como a turbulência do escoamento. A forma da contracção pode ser determinada através de várias equações polinomiais.

As grandes taxas de contracção são vantajosas, no entanto estão associadas a construções de maiores dimensões na câmara de estabilização e na contracção e maiores custos envolvidos. Taxas de contracção entre aproximadamente 6 e 9 são as mais usadas e as que melhores resultados apresentaram, pelo menos para os túneis de menores dimensões. A relação entre o comprimento da contracção e a altura inicial da contracção, onde não ocorre separação da camada limite (para uma taxa de contracção de aproximadamente 7), deverá estar compreendido entre 0,667 e 1,79, mas foi estabelecido o valor mínimo de 0,89 para maior fiabilidade do teste.

Em qualquer contracção, especialmente perto dos cantos, o escoamento perto das paredes tende a deslocar-se transversalmente. No entanto, investigações efectuadas mostraram que este problema não acontece numa contracções com configuração transversal quadrangular bem projectada. O efeito da deslocação na camada limite pode ser reduzido pela adição de faixas de pequenos cantos de 45°.

As contracções bidimensionais são preferíveis nos túneis usados para estudos de camadas limite, onde a secção de teste tem a largura maior que a altura. No entanto, se as camadas limite forem grossas, as paredes planas tendem a desenvolver fortes escoamentos secundários. As contracções bidimensionais requerem aproximadamente mais 25% de comprimento para alcançar a mesma uniformidade da distribuição da pressão que as assimétricas.

Secção de testes

A secção de testes é o local do túnel aerodinâmico onde se realiza os testes e o design das secções de teste depende do tipo de testes que se pretende realizar.

Os túneis aerodinâmicos com o ventilador aplicado a montante da secção de testes, que funcionam em expiração, têm mais flexibilidade em aceitar uma maior variedade de secções de teste. Nos túneis que funcionam por aspiração, com o ventilador aplicado a jusante, tem uma menor flexibilidade.

A interferência resultante da obstrução por um modelo usado num túnel aerodinâmico com a secção de teste rectangular é minimizada se a relação largura/altura da secção de for z/2. Nos túneis para medições de camadas limite, desenvolvendose na zona inferior, estas devem ter uma boa relação largura/altura (aproximadamente 5), dado que é apenas necessário existir uma espessura razoável de fluxo entre o topo e a camada limite do fundo. Os túneis para testar complexos de edifícios ou terreno com topologia complexa à escala podem também ter uma grande relação de largura/altura; inversamente, os túneis para testar edifícios isolados ou chaminés de dispersão de contaminantes podem ter uma relação de largura/altura menor do que a unidade, embora a relação da largura do modelo à largura do túnel deva manter-se pequena para minimizar as interferências.

Recirculação do escoamento

A recirculação do escoamento é efectuada a partir de uma secção vertical com escoamento ascendente, uma secção horizontal e uma secção vertical com escoamento descendente. Estas condutas de recirculação podem ser colocadas quer acima (para túneis de maiores dimensões), quer abaixo (para túneis de menores dimensões), das secções de ventilação, expansão, contracção e teste. No entanto, outros arranjos podem ser encontrados.

Os túneis aerodinâmicos de circuito fechado têm a vantagem de serem mais silenciosos e o escoamento que entra no ventilador vir animado de uma velocidade inicial mais

elevada,	o que não ocorre em túneis aerodinâmicos de
circuito	aberto. Em contrapartida, a estrutura é mais
complexa,	trazendo dificuldades acrescidas no projecto e

construção.

1.3.2

Patentes

US 7156744

Esta patente, intitulada Simulador Skydiving de um Túnel de Vento Vertical com Recirculação, está relacionada com um simulador de voo vertical, com a secção de teste vertical em que um corpo pode experimentar uma simulação de queda livre. 0 escoamento vertical ascendente, na secção de teste denominada por câmara de voo, é provocado através de um conjunto de ventiladores conectados a um conjunto de condutas de recirculação.

Apesar de ser um túnel aerodinâmico com recirculação do escoamento a filosofia e o objectivo são diferentes da presente invenção. Quer a secção de ventilação, expansão e contracção são diferentes, quer o escoamento na recirculação não é desenvolvido de forma que na entrada da secção de ventilação seja uniforme.

JP 60105933 (A)

Esta patente representa um túnel aerodinâmico com recirculação equipado com um permutador de calor. Neste túnel aerodinâmico todo o equipamento utilizado no controlo do permutador de calor, ventilador e secção de testes é detalhadamente analisado.

Trata-se de um túnel aerodinâmico com filosofias e objectivos diferentes da presente invenção. Nesta patente a câmara de testes é fechada, ao contrário da presente invenção, a recirculação não trabalha toda em aspiração, como na presente invenção, não é criado um escoamento desenvolvido, como na presente invenção, e a uniformização do escoamento não é efectuada, quer da mesma forma, quer de forma tão eficiente.

JP 11072414 (A)

Esta patente é muito semelhante com a patente anterior JP 60105933. No entanto, são considerados deflectores adicionais na recirculação do escoamento entre a secção de teste e de ventilação, a funcionar em regime de aspiração.

Nesta patente pretende-se, para além da recirculação do escoamento, reduzir o nivel do som aerodinâmico em bandas de frequências especificas.

Como foi referido anteriormente quer as filosofias, quer os objectivos, são diferentes da presente invenção.

1.4 Descrição da Invenção e das Figuras

A presente invenção trata de um túnel aerodinâmico com escoamento desenvolvido na recirculação do ar (ver figura túnel está dividido num primeiro conjunto de secções, (2), (3), (4) e (5), a jusante da secção de ventilação (1), que funcionam em condições de expiração, e num segundo conjunto de secções, (6), (7) e (8), a montante da secção de ventilação (1), que funcionam em condições de aspiração. 0 primeiro conjunto é constituído através de uma secção de expansão do escoamento (2) , uma secção de controlo da intensidade de turbulência do escoamento (3), uma secção de contracção do escoamento (4) e uma secção de testes (5). 0 segundo conjunto, no retorno do escoamento, é constituído através de uma secção de transição do escoamento (6), uma secção de desenvolvimento do escoamento (7) e uma secção de expansão e transição do escoamento (8).

A secção horizontal de ventilação (1) está equipada com múltiplos ventiladores, com simetrias nas direcções vertical horizontal, dispostos numa configuração transversal quadrangular, de forma a evitar zonas de recirculação nas arestas da secção de expansão do escoamento garantir uma expansão uniforme.

A secção horizontal de expansão do escoamento (2) , denominada por difusor, com uma configuração transversal quadrangular, é limitada na envolvente através de superfícies planas. A secção de controlo do nível de intensidade de turbulência do escoamento (3), com uma configuração transversal quadrangular, é constituída através de uma rede. A secção horizontal de contracção do escoamento (4), com uma configuração transversal quadrangular, é limitada na envolvente através de superfícies curvas obtidas a partir de polinómios (ver figura 2). Secção de testes horizontal (5), localizada a jusante da secção de contracção, pode funciona no interior de numa secção com configuração transversal quadrangular ou à saída desta em jacto livre.

A secção vertical de transição do escoamento (6), de uma configuração transversal quadrangular na aspiração do escoamento para uma configuração transversal rectangular na conduta de desenvolvimento do escoamento (7), é utilizada na criação de um escoamento ascendente relativamente uniforme na entrada da secção de desenvolvimento do escoamento (7) . A secção horizontal de desenvolvimento do escoamento (7), com uma configuração transversal rectangular, é utilizada na criação de um escoamento desenvolvido. A secção vertical de expansão (com auxilio de deflectores orientáveis) e de transição do escoamento ascendente (de uma configuração transversal rectangular na saída da secção de desenvolvimento do escoamento (7) para uma configuração transversal quadrangular) (8) é utilizada na criação de um escoamento uniforme na entrada da secção de ventilação (1).

1.5 Descrição Pormenorizada da Invenção

1.5.1 Introdução presente túnel aerodinâmico, com recirculação do escoamento, apresentado neste trabalho é utilizado no desenvolvimento de estudos aerodinâmicos à escala.

Os túneis aerodinâmicos podem ser de circuito aberto ou fechado (com recirculação do ar) e podem funcionar com ventiladores centrífugos ou axiais, instalados antes (funcionando por expiração) ou depois (funcionando por sucção ou aspiração) da secção de testes. A escolha de um túnel com circuito fechado ou aberto pode estar associada à potência do ventilador (no caso do circuito fechado são necessários ventiladores com maiores potências), o espaço disponível (no caso do circuito fechado são necessários maiores espaços), o preço envolvido (no caso do circuito fechado o custo é maior) , ao aproveitamento da inércia do escoamento após a secção de testes (no caso do circuito fechado a inércia do escoamento após a secção de testes á aproveitada para aumentar a velocidade do escoamento a montante do ventilador, o que permite maiores velocidades na secção de testes), às condições aceitáveis de trabalho no ambiente laboratorial (no caso do circuito fechado não

existem correntes	de ar	no	laboratório, ao contrário do	que
se verifica no	caso	do	circuito aberto),	entre muitos
outros factores.
0 projecto de	um	túnel aerodinâmico	consiste	na

determinação da velocidade máxima que ocorrerá na secção de teste do túnel de vento. Este cálculo envolve o design do túnel, a potência do ventilador, ou ventiladores, e todas as perdas de carga, quer localizadas, quer contínuas, verificadas no túnel.

1.5.2 Descrição

A presente inovação, que trata de um túnel aerodinâmico com perfil de velocidades desenvolvido na recirculação do ar, permite efectuar ensaios aerodinâmicos com modelos à escala. 0 túnel aerodinâmico, apresentado nesta invenção, é constituído através de uma secção de ventilação (1), uma câmara de estabilização (constituída através de uma secção de expansão do escoamento ou difusor (2) e secção de controlo da intensidade de turbulência do escoamento (3), construída por redes e favos), secção ou cone de contracção do escoamento (4), secção de testes (5) e recirculação do escoamento (secção vertical de transição do escoamento (6), secção horizontal de desenvolvimento do escoamento (7) e secção vertical de expansão e de transição do escoamento (8) ) .

Secção horizontal de ventilação (1)

A secção horizontal de ventilação está equipada com múltiplos ventiladores, com simetrias nas direcções vertical horizontal, dispostos numa configuração transversal quadrangular, de forma a evitar zonas de recirculação nas arestas da secção de expansão do escoamento e garantir uma expansão uniforme. A presente inovação apresenta uma configuração com quatro ventiladores dispostos com simetrias quer na vertical, quer na horizontal. Este tipo de configuração permite uma expansão mais homogénea, devido à interferência dos jactos dos diferentes ventiladores, com uma redução nas zonas de recirculação nas arestas desta secção, devido à menor dimensão dos ventiladores utilizados.

Secção horizontal de expansão (2)

A secção horizontal de expansão do escoamento, denominada também por difusor, com uma configuração transversal quadrangular, é limitada na envolvente através de superfícies planas. Nesta secção há simultaneamente uma redução da velocidade do escoamento, devido ao aumento da área transversal, e uma homogeneização do escoamento.

Secção horizontal de controlo do nivel de turbulência (3)

A secção de controlo do nível de intensidade de turbulência do escoamento, com uma configuração transversal quadrangular, é constituída através de uma rede. Na presente inovação, tendo em conta a boa uniformização da secção de expansão, e a elevada relação de redução da secção de contracção, unicamente será utilizada uma rede.

Secção horizontal de contracção (4)

A secção horizontal de contracção do escoamento, com uma configuração transversal quadrangular, é limitada na envolvente através de superfícies curvas obtidas a partir de polinómios. Esta secção, de forma e evitar qualquer descolagem do escoamento, será projectada a partir de um polinómio do 5^o Grau. Este tipo de curva permite um escoamento na secção de testes com um baixo nível de intensidade de turbulência do escoamento e com um perfil de velocidade com uma reduzida camada limite.

Secção horizontal de testes (5)

A secção de testes horizontal, localizada a jusante da secção de contracção do escoamento, pode funciona no interior de numa secção com configuração transversal quadrangular ou à saída desta em jacto livre.

Secção vertical de transição (6)

A secção vertical de transição do escoamento, de uma configuração transversal quadrangular na aspiração do escoamento para uma configuração transversal rectangular na conduta de desenvolvimento, é utilizada na criação de um escoamento ascendente relativamente uniforme na entrada da secção de desenvolvimento do escoamento.

A entrada desta secção, instalada a jusante da aspiração do escoamento e de uma curva equipada com deflectores circulares, está sujeita a um escoamento com muitas assimetrias. A transição da configuração transversal nesta secção, permite alterar a configuração transversal do escoamento e melhorar o carácter de uniformidade. Na salda desta secção está equipada uma curva com deflectores circulares para manter a configuração na entrada da secção de desenvolvimento do escoamento.

Secção horizontal de desenvolvimento do escoamento (7)

A secção horizontal de desenvolvimento do escoamento, com uma configuração transversal rectangular, é utilizada na criação de um escoamento desenvolvido.

comprimento e a configuração transversal rectangular, utilizada nesta secção, permitem criar um escoamento à saída desta secção completamento desenvolvido. Este tipo de escoamento, completamento simétrico, apresenta condições perfeitas para ser expandido posteriormente com o objectivo de conseguir obter um escoamento uniforme à entrada da secção de ventilação.

Secção vertical de expansão e de transição (8)

A secção vertical de expansão (com auxilio de deflectores orientáveis) e de transição do escoamento ascendente (de uma configuração transversal rectangular na saída da secção de desenvolvimento do escoamento para uma configuração transversal quadrangular) é utilizada na criação de um escoamento uniforme na entrada da secção de ventilação.

Esta uniformização só é possível devido à utilização de um perfil de escoamento desenvolvido (simétrico), à utilização de uma secção de expansão simétrica e à utilização de deflectores colocados de forma simétrica. Para garantir a transição do escoamento com estas características, quer a montante, quer a jusante, desta secção, serão utilizados deflectores a 90°.

1.5.3

Projecto do túnel aerodinâmico

A equação geral de energia utilizada no projecto aerodinâmico do túnel é dada pela seguinte expressão:

P V ² P V²

Pg Zg pg 2g + Z_s -h_f + hg (D

Em que:

P_A: Pressão no ponto A;

P_B: Pressão do ponto B;

V_A: Velocidade no ponto A;

V_B: Velocidade no ponto B;

Z_A: Altura do ponto A;

Z_B: Altura do ponto B;

p: Massa especifica do ar;

g: Aceleração da gravidade;

h_F: Perda de carga total;

h_B: Altura disponível da bomba.

Como se está a dimensionar um sistema com recirculação do escoamento, é assumido que, num ciclo completo do escoamento, o ponto inicial é igual ao ponto final, ou seja, A=B. Assim sendo, P_A = P_B, V_A = V_B e Z_A = Z_B.

Aplicando estas simplificações na equação (1), a equação reorganizada é dada por:

(2)

A perda de carga total, h_f, dada através da soma de todas as perdas de carga localizadas e de todas as perdas de carga continuas, é calculado a partir de:

(3) primeiro termo do membro do lado direito está associado ao somatório das perdas de carga localizadas, enquanto que o segundo termo do membro do lado direito está associado ao somatório das perdas de carga continuas.

As variáveis apresentadas na equação (3) representam: k± : coeficiente de perda de carga localizada;

vi : velocidade do escoamento na secção i;

fj : coeficiente de perda de carga continua;

Vi : velocidade do escoamento na secção j;

d_eq : diâmetro equivalente da secção;

Alj : comprimento da secção;

v : Viscosidade cinemática do escoamento.

coeficiente de perda de carga localizada é retirado de ábacos e tabelas correspondentes para as respectivas situações, em função de ângulos, áreas e velocidades.

coeficiente de perda de carga contínua, fj, é retirado do diagrama de Moody, em função do número de Reynolds, para a secção da conduta e a rugosidade relativa.

número de Reynolds é calculado através de:

V (4)

A rugosidade relativa, R, é calculada através de:

(5)

Em que:

£ : rugosidade absoluta.

diâmetro equivalente para condutas de secção não circular é obtido através de:

(6)

Em que:

A: área da secção;

P : Perímetro da secção

A altura disponível da bomba, h_B, dada através de ábacos, é quantificada através de expressões (curva característica do ventilador) da forma:

h_B =aQ + b (7) h_B — aQ +/?<2 + c (8)

A primeira expressão utilizada para curvas caracteristicas do ventilador lineares, enquanto que a segunda expressão é utilizada para curvas caracteristicas do ventilador quadráticas.

caudal volúmico, Q, é obtido através de:

Q = AV

Ou seja, as equações finais utilizadas no projecto de túneis aerodinâmicos, para ventiladores com curvas características lineares e quadráticas, são dadas através de:

_χ- v² _ AL a{AV^b = ^k^^f — i j d_eq.2g a(A.V)² +b(AV) + c = '^k_i i

(10)

^de_q-²§ (11)

As equações anteriores permitem calcular o valor da velocidade do escoamento no túnel aerodinâmico. No entanto, como o túnel aerodinâmico é constituído através de várias secções, nas equações anteriores aparecem diferentes termos de velocidade do escoamento. Assim sendo, de forma a evitar a resolução de um sistema de equações em vez de uma única equação, considerando a existência de conservação do caudal volúmico, a seguinte equação permite relacionar as velocidades das diferentes n secções:

(12)

AV = A₁V₁=A₂V₂=... = A_flV_ft

1.5.4 Projecto da secção de contracção

Finalmente, a forma do cone de contracção é obtida através um polinómio de 5^o grau dado por:

Y(X) = Hi-(Hi-He)^(X')⁵ - 15(JT)⁴ + 10(Jf )³]

Em	que:
H±	: altura inicial da contracção;
He	: altura final da contracção;
X'	: Distância adimensional;

L : comprimento da contracção.

Sendo a distância adimensional calculada através de:

Claims

1 Túnel aeicdinâmico com escoamentp desenvolvido na recirculação d® ar, caracterizado por uma secção horizontal de ventilação: (1), uma secção horizontal de contracção d® escoamento U?, uma secção vertical de transição do escoamento B® , uma secção horizontal de •desenvolvimento do escoaménto (7) e uma secção vertical de expansão e de transição do escoamento- (8).

2 Túnel aerodinâmico, de acordo cc® a reivindicação nB X, caracterizado por uma secção .horizontal de ventilação (1} equipada com múltiplos ventiladoras,, montados numa estrutura cruzada, localizada a montante da secção horizontal de expansão do escoamento <2) e a. •jusante da secção vertical de expansão e de transigido do escoamento (8), com simetrias nas direcções vertical .e horizontal, dispostos numa configuração transversal quadrangular, com uma expansão do escoamento uniforme, com reduzidas zonas de recirculação nas arestas da secção do expansão.

3 Túnel aerodinâmico, de acordo com a reivindicação η.^eX, caracterizado por uma secção horizontal de contracção do escoamento (4), localizada. a montante da secção de testes B) e a jusante da secção de controlo da intensidade de turbulência do escoamento <3) , com uma coxifiguração transversal quadrangular, limitada na envolvente através de superfícies curvas obtidas a. partir de polinómios, a funcionar em condições de expiração,

4 Túnel aerodinâmico, de acordo com a reivindicação u. h X, caracterizado por uma secção vertical de transição do escoamento Í 6') localizada a montante da secção cie desenvolvimento do escoamento e de ú®. curva com defloctores circo leres para ttentex' a configuração ha entrada da secção de desenvolvimento do- escoamento (7) e a jusante da secção de testes e de uma curva equipada com dcflecwre-s circulares CS) _f de unia configuração transversal quadrangular na aspiração do escoamento (sujeita a um escoamento Cóm muitas assiste trias) para uma configuração transversal réctangular na conduta de desenvolvimento do escoamento (7), com fluxo ascendente uniforme na entrada da secção de desenvolvimento do escoamento,, a funcionar um condições de aspiração·.

5 Túnel aeródinâmiçd, de acordo com a reivindicação n.^:>

1, caracterirado por uma secção horizontal de desenvolvimento do escoamento (?:} , localirada a montante da secção de expansão ç transição d,o escoamento (3; e a jusante da secção de transição do escoamento: (6), com uma configuração transversal rectangaiar e ufti comprimento adequado para proporcionar um escoamento completamente desenvolvido na entrada da secção vertical de expansão e transição do escoamento (8), a funcionar em condições de aspitacão.

6 Túnel aerodinâmico, da acordo com a reivindicação u.

1. caracterizado por uma secção vertical de expansão do escoamento (8) simétrica, localizada, a montante da secção horizontal de ventilação (1· é a jusante da secção horizontal de desenvolvimento do escoamento (7), equipada com deflectores orientáveis e de transição do escoamento; ascendente (8) colocados de forma sdmétrica e com def 1 ectores a 3>.f a montante e a jusante, com uma configuração transversal reetangular na saída da secção

dé dasanvo?. vxmento do esneámáxito (com úm perlai qs escoamento desenvolvido simétrico:; para uma conf ignraçãc • transversa.!, quadrangular cem escoamento •^viforme na entrada da secção horizontal de ventilação

(1), a funcionar em condições de aspiração. _; 27 /Cl. /2 011