progetto di galleria del vento subsonica...aiuto!

[savo_g91]

salve a tutti!!!!

per la mia tesina di maturità ho deciso di parlare delle gallerie del vento nel settore aeronautico e, ciliegina sulla torta, di stilare un progetto di una piccola galleria subsonica a ciclo aperto e a camera di prova chiusa a scopo didattico.

Nella progettazione, però, c'è un grosso problema: rendere soddisfatta la similitudine aerodinamica.
Per poterla realizzare almeno parzialmente bisogna uguagliare il numero di Reynolds reale a quello all'interno della galleria, però se ad esempio devo testare un profilo alare in scala 1:10, a parità di viscosità cinematica, la velocità in galleria dev'essere dieci volte più grande del caso reale!!

Per intenderci se solo si volesse testare il comportamento del profilo in regimi di decollo (di solito V=90m/s) si dovrebbe lavorare con una velocità di 900 m/s (ovvero quasi mach 3)!!!

Esiste qualche maniera per mantenere la galleria a dimensioni ridotte e quindi fare in modo di non sforare troppo con i costi di costruzione?
Vi prego di illuminarmi

[87Nemesis87]

...bisogna trovare un compromesso...

...se vuoi studiare aerei di piccole dimensioni come ULM o AG, magari con una galleria di piccole/medie dimensioni te la cavi, ma se desideri studiare gli aerei più grandi come 737 ecc...il rapporto scala ri frega e ti serve necessariamente o una galleria molto grande, o una galleria molto veloce (che resti sempre nel subsonico).

...altrimenti ti puoi limitare a studiare il comportamento dei profili alari per angoli di incidenza bassi, in questo caso forse riesci a fregartene parzialmente di reynolds, utilizzando la teoria potenziale.

[savo_g91]

...bisogna trovare un compromesso...

...se vuoi studiare aerei di piccole dimensioni come ULM o AG, magari con una galleria di piccole/medie dimensioni te la cavi, ma se desideri studiare gli aerei più grandi come 737 ecc...il rapporto scala ri frega e ti serve necessariamente o una galleria molto grande, o una galleria molto veloce (che resti sempre nel subsonico).

...altrimenti ti puoi limitare a studiare il comportamento dei profili alari per angoli di incidenza bassi, in questo caso forse riesci a fregartene parzialmente di reynolds, utilizzando la teoria potenziale.

no non voglio fare cose troppo complicate, "per scopo didattico" intendo lo studio del comportamento aerodinamico di corpi cilindrici, sfere o al massimo profili alari.. teoria potenziale? è possibile soddisfare la similitudine con quella?

[savo_g91]

...bisogna trovare un compromesso...

...se vuoi studiare aerei di piccole dimensioni come ULM o AG, magari con una galleria di piccole/medie dimensioni te la cavi, ma se desideri studiare gli aerei più grandi come 737 ecc...il rapporto scala ri frega e ti serve necessariamente o una galleria molto grande, o una galleria molto veloce (che resti sempre nel subsonico).

...altrimenti ti puoi limitare a studiare il comportamento dei profili alari per angoli di incidenza bassi, in questo caso forse riesci a fregartene parzialmente di reynolds, utilizzando la teoria potenziale.

forse ho risolto. leggi qua (tratto da "aerodinamica sperimentale" giuseppe p. russo):

"Per M << 1 gli effetti della comprimibilità sono trascurabili pertanto in questo campo è inessenziale simulare correttamente anche il numero di Mach stesso. La sola fenomeno-logia non trascurabile è quella legata ai fenomeni viscosi, è pertanto necessaria la simula-zione del numero di Reynolds. Tuttavia, poiché gli effetti viscosi influenzano il solo coefficiente di resistenza di attrito, mentre gli altri coefficienti aerodinamici misurati sul modello possono essere trasferiti al velivolo in vera grandezza, è consentito effettuare la prova ad un numero di Reynolds più basso correggendo analiticamente il valore del coefficiente di resistenza di attrito per tener conto della diversa posizione della transizione da regime laminare a regime turbolento e del diverso valore dello spessore adimensionale dello strato limite."

quindi posso mantenere il numero di reynolds che voglio se minore a quello reale, basta che poi corregga il coefficiente d'attrito in qualche modo che però non so

[87Nemesis87]

ok allora...detto in parole povere:

...se vuoi studiare un PROFILO ALARE in galleria:

purchè non ti metti ad angoli di incidenza troppo elevati,
e se vuoi studiare solo la portanza, il coefficiente di portanza o comunque cose attinenti alla portanza

allora puoi trascurare il numero di reynolds perchè influisce molto poco e i tuoi dati saranno approssimati in modo molto buono.

...se invece vuoi studiare corpi cilindrici, sfere profili ad alto angolo di incidenza oppure se vuoi ricavare dei dati riguardanti la resistenza o il coefficiente di resistenza o cose attinenti alla resistenza, allora reynolds influisce abbastanza e quindi devi tenerne conto.


...il testo che hai riportato non l'ho compreso molto bene quindi forse mi sbaglio, ma credo si riferisca alla transizione tra flusso laminare e turbolento e alle sue misurazioni, ma se è così riguarda solo una fascia dei numeri di reynolds e non riguarda tutte le varie velocità

[AlphaSierra]

scusa nella similitudine di Re hai 3 grandezze, una lunghezza, la velocità e il fluido. Gioca sulle prime due! (la terza per ora lasciala perdere, troppi casini )

[savo_g91]

ok allora...detto in parole povere:

...se vuoi studiare un PROFILO ALARE in galleria:

purchè non ti metti ad angoli di incidenza troppo elevati,
e se vuoi studiare solo la portanza, il coefficiente di portanza o comunque cose attinenti alla portanza

allora puoi trascurare il numero di reynolds perchè influisce molto poco e i tuoi dati saranno approssimati in modo molto buono.

...se invece vuoi studiare corpi cilindrici, sfere profili ad alto angolo di incidenza oppure se vuoi ricavare dei dati riguardanti la resistenza o il coefficiente di resistenza o cose attinenti alla resistenza, allora reynolds influisce abbastanza e quindi devi tenerne conto.


...il testo che hai riportato non l'ho compreso molto bene quindi forse mi sbaglio, ma credo si riferisca alla transizione tra flusso laminare e turbolento e alle sue misurazioni, ma se è così riguarda solo una fascia dei numeri di reynolds e non riguarda tutte le varie velocità

ci vorrebbe qualche file pdf che spieghi la questione in modo più pratico e meno "universitario"..io tempo fa pensavo che per trovare cp e cr bastasse riprodurre in scala un'ala, portare l'aria della galleria a una velocità V come nelle condizioni reali di volo e, variando l'incidenza, misurare la forza aerodinamica risultante e fare la formula inversa della portanza della resistenza (conoscendo gli altri termini) e poi tracciare il grafico della polare...mi sa che la questione non sia così facile..

non capisco come fanno in certe gallerie piccole (ad esempio diametro della camera di prova 32 cm, velocità massima 22m/s) a mantenere lo stesso numero di reynolds...per avere risultati decenti bisognerebbe avere almeno una camera di prova di 2x3 metri e una corda alare di 25 cm in condizioni standard...sto impazzendo!!!

[savo_g91]

scusa nella similitudine di Re hai 3 grandezze, una lunghezza, la velocità e il fluido. Gioca sulle prime due! (la terza per ora lasciala perdere, troppi casini )

ho capito ma se io devo ridurre la lunghezza di un certo fattore di scala allora la velocità aumenterà di conseguenza, quindi non posso fare gallerie piccole in teoria sennò arrivo facilmente a regimi supersonici che primo mi rendono il fluido "comprimibile" e secondo non potrei più usare un ventilatore ma una pompa con potenza non da poco...
peccato che nella pratica esistano gallerie a scopo didattico minuscole semplici da costruire e poco costose, e non ho capito ancora come possano averle fatte...

[AlphaSierra]

guarda quella che usiamo noi
http://host.uniroma3.it/laboratori/flui ... lleria.pdf

[savo_g91]

guarda quella che usiamo noi
http://host.uniroma3.it/laboratori/flui ... lleria.pdf

cavoli siete attrezzati..comunque sono arrivato alla conclusione che le gallerie piccole servono per ricavare i diversi coefficienti del profilo ad un determinato numero di reynolds, e non quindi a simulare comportamenti del profilo in volo...la galleria che devo progettare serve solo a fare misure inutili in sostanza, ma almeno i boccia sapranno cos'è una polare aerodinamica e come variano i coefficienti con l'angolo d'incidenza

[AlphaSierra]

Beh ovvio mica provi direttamente l'aereo completo!!! Inizi da profili, di cui vuoi provare risultati CGD, poi implementi il problema a seconda di necessita' ma sopratutto €€€

[savo_g91]

Beh ovvio mica provi direttamente l'aereo completo!!! Inizi da profili, di cui vuoi provare risultati CGD, poi implementi il problema a seconda di necessita' ma sopratutto €€€

cgd?!
comunque no, niente spese folli

[AlphaSierra]

Beh ovvio mica provi direttamente l'aereo completo!!! Inizi da profili, di cui vuoi provare risultati CGD, poi implementi il problema a seconda di necessita' ma sopratutto €€€

cgd?!
comunque no, niente spese folli

scusa è CFD, ti avevo risposto dall'iphone e la correzione automatica ha "fatto" il suo dovere

[savo_g91]

Beh ovvio mica provi direttamente l'aereo completo!!! Inizi da profili, di cui vuoi provare risultati CGD, poi implementi il problema a seconda di necessita' ma sopratutto €€€

cgd?!
comunque no, niente spese folli

scusa è CFD, ti avevo risposto dall'iphone e la correzione automatica ha "fatto" il suo dovere

scusa la mia ignoranza, ma cosa sarebbe il cfd?

[AlphaSierra]

per dirla in 2 parole, calcoli di aerodinamica fatti tramite l'ausilio di un calcolatore

[alex111]

Ciao...

mantenere numeri di reynolds in galleria del vento paragonabili con gl'effettivi a cui l'oggetto sotto studio sara' sottoposto in condizioni reali diventa necessario esclusivamente per uno studio sulle caratteristiche di resistenza dell'oggetto.
Provo a spiegarmi in maniera piu' o meno semplice...
al variare del numero di reynolds dipendono una varieta' di caratteristiche del flusso intorno al profilo; fra queste l'esistenza e la posizione dei fenomeni di separazione e transizione da laminare a turbolento dello strato limite.
Da questi due fenomeni dipende direttamente il coefficiente di "resistenza di profilo" (o viscosa) generato dal profilo; di conseguenza utilizzare numeri di reynolds molto diversi da quelli reali nella galleria del vento non riflettera' questi due fenomeni in maniera realistica, generando dei parametri poco realistici.

Per quanto riguarda invece uno studio delle caratteristiche di portanza di un profilo alare (e non solo, anche della resistenza indotta del profilo), la galleria del vento puo' semplicemente limitarsi a generare velocita' del flusso paragonabili a quelle operative del profilo sotto studio, indipendentemente dal numero di reynolds.

Il mio consiglio e' di concentrarti su un tunnel del vento in scala con lo scopo di studiare caratteristiche di portanza, da cui puoi anche dedurre la resistenza indotta.

Le caratteristiche di resistenza viscosa ormai si studiano utilizzando calcolatori con tecniche tipo CFD (computational fluid dynamics) o utilizzando modelli in scala 1:1 o dove possibile mantendo lo stesso regime di numero di ryenolds; generalmente i risultati sono molto piu' approssimativi rispetto ai modelli sulla portanza a causa delle complessita' dei fenomeni che ti ho citato.

Spero di essere stato piu' o meno chiaro, la resistenza viscosa e' roba da aerodinamica avanzata durante la specialistica... fai un po' te.

Posso anche darti qualche appunto sulle caratteristiche di design standard di una galleria del vento subsonica, se ti servono... conosco alcune publicazioni interessanti sulla materia ma sono tutte in inglese...

Alex.

[savo_g91]

Ciao...

mantenere numeri di reynolds in galleria del vento paragonabili con gl'effettivi a cui l'oggetto sotto studio sara' sottoposto in condizioni reali diventa necessario esclusivamente per uno studio sulle caratteristiche di resistenza dell'oggetto.
Provo a spiegarmi in maniera piu' o meno semplice...
al variare del numero di reynolds dipendono una varieta' di caratteristiche del flusso intorno al profilo; fra queste l'esistenza e la posizione dei fenomeni di separazione e transizione da laminare a turbolento dello strato limite.
Da questi due fenomeni dipende direttamente il coefficiente di "resistenza di profilo" (o viscosa) generato dal profilo; di conseguenza utilizzare numeri di reynolds molto diversi da quelli reali nella galleria del vento non riflettera' questi due fenomeni in maniera realistica, generando dei parametri poco realistici.

Per quanto riguarda invece uno studio delle caratteristiche di portanza di un profilo alare (e non solo, anche della resistenza indotta del profilo), la galleria del vento puo' semplicemente limitarsi a generare velocita' del flusso paragonabili a quelle operative del profilo sotto studio, indipendentemente dal numero di reynolds.

Il mio consiglio e' di concentrarti su un tunnel del vento in scala con lo scopo di studiare caratteristiche di portanza, da cui puoi anche dedurre la resistenza indotta.

Le caratteristiche di resistenza viscosa ormai si studiano utilizzando calcolatori con tecniche tipo CFD (computational fluid dynamics) o utilizzando modelli in scala 1:1 o dove possibile mantendo lo stesso regime di numero di ryenolds; generalmente i risultati sono molto piu' approssimativi rispetto ai modelli sulla portanza a causa delle complessita' dei fenomeni che ti ho citato.

Spero di essere stato piu' o meno chiaro, la resistenza viscosa e' roba da aerodinamica avanzata durante la specialistica... fai un po' te.

Posso anche darti qualche appunto sulle caratteristiche di design standard di una galleria del vento subsonica, se ti servono... conosco alcune publicazioni interessanti sulla materia ma sono tutte in inglese...

Alex.

chiarissimo
di inglese ne mastico un po' visto che avendo fatto ricerche non ho trovato quasi niente in italiano..se sei così disponibile a darmi anche i tuoi appunti meglio approfittarne grazie infinite!! (il mio indirizzo e-mail è sul mio account)

[alex111]

lo scanner non mi funziona per qualche arcano motivo...

in breve comunque, due punti importanti sul "design" di una galleria del vento...

1. la curvatura della sezione convergente deve essere regolata in maniera da evitare un'espansione del flusso troppo rapida per evitare perdite energetiche eccessive che potrebbero' risultare in separazione del flusso alle pareti... idealmente infatti la curvatura dovrebbe essere minima e la sezione molto lunga.
Allo stesso tempo, una sezione divergente troppo lunga crea problematiche viscose, ovvero sviluppo dello strato limite che potrebbe risultare di nuovo in separazione del flusso.

Entrambe le condizioni sono da evitare quindi bisogna trovare un compromesso sulla curvatura e la lunghezza della sezione convergente che evita (o minimizza) entrambi gl'effetti lungo l'arco di velocita' utili del fluido generate dalla galleria.

2. la forma della sezione di studio ("test section") deve mantenere una leggera divergenza per compensare lo sviluppo dello strato limite lungo le pareti... cosi facendo l'effettiva sezione dove il flusso e' a velocita' uniforme rimane costante.

...a breve ti mando le pubblicazione via email.

alex.

[savo_g91]

lo scanner non mi funziona per qualche arcano motivo...

in breve comunque, due punti importanti sul "design" di una galleria del vento...

1. la curvatura della sezione convergente deve essere regolata in maniera da evitare un'espansione del flusso troppo rapida per evitare perdite energetiche eccessive che potrebbero' risultare in separazione del flusso alle pareti... idealmente infatti la curvatura dovrebbe essere minima e la sezione molto lunga.
Allo stesso tempo, una sezione divergente troppo lunga crea problematiche viscose, ovvero sviluppo dello strato limite che potrebbe risultare di nuovo in separazione del flusso.

Entrambe le condizioni sono da evitare quindi bisogna trovare un compromesso sulla curvatura e la lunghezza della sezione convergente che evita (o minimizza) entrambi gl'effetti lungo l'arco di velocita' utili del fluido generate dalla galleria.

2. la forma della sezione di studio ("test section") deve mantenere una leggera divergenza per compensare lo sviluppo dello strato limite lungo le pareti... cosi facendo l'effettiva sezione dove il flusso e' a velocita' uniforme rimane costante.

...a breve ti mando le pubblicazione via email.

alex.

non posso a far altro che esserti grato comunque queste cose le so abbastanza però a me servivano dei parametri di progetto precisi, quantitativi oltre che qualitativi, e in questo senso ho trovato ben poco speriamo di fare dei passi avanti anche perchè manca ormai poco agli esami di stato

[speed-91]

visto che a scuola ne stiamo costruendo una e mi tocca fare la relazione finale sto raccogliendo materiale utile per spiegarne il funzionamento....alex111 se per caso potresti inviare anke a me il materiale te ne sarei grato!

[desoracing]

..chiunque abbia materiale che riguardi il progetto,la costruzione,parametri di funzionamento,ma soprattuto scalatura geometrica e dinamica di una galleria del vento subsonica mi faccia sapere se ha qualcosa di interessante in MP!
grazie mille

[cizo]

Ciao, trovi tutto sul sito della NASA.... c'è una sezione dedicata a come costruirsi una galleria del vento "fatta in casa".