تصميم وتنفيذ نفق هوائي دون سرعة الصوت
Design and Implementation of a Subsonic Wind Tunnel
- الباحث
- رسل عبد الجليل محمد
- المشرف
- طالب ز. فرج - علي ح. عبد الهادي
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم الهندسة الكهروميكانيكية / الهندسة الكهروميكانيكية
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2022
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Wind tunnel;Subsonic flow;Design and implementation;Flow uniformity
الملخص
لقد كانت عملية إنشاء وتقييم التصميمات أسهل بكثير وأسرع باستخدام ديناميكيات الموائع الحسابية ، والتي Cun دورًا Lage في تقليل عدد النماذج التجريبية المطلوبة. الهدف من هذه الدراسة هو تحديد أفضل تصميم ممكن لنفق الرياح دون سرعة الصوت وتصنيع التصميم الأمثل بعد عملية المحاكاة ثم مقارنة النتائج العددية والتجريبية للتأكد من دقة التصميم. سيتم استخدام نفق الرياح المُصنّع في أبحاث الديناميكا الهوائية في الجامعة التكنولوجية. تدفق الهواء داخل نفق الرياح ممثل بنماذج رياضية وتم Glas خصائص الهواء باستخدام (CFD تم حل معادلات Euler الحاكمة باستخدام خوارزمية Finite Volume بافتراض ان التدفق يكون ثنائي الأبعاد وغير مستقر وغير ثابت باستخدام بنية خلية ذات حجم محدود مع افتراض ان خصائص التدفق محفوظة في مراكز الخلايا. باستخدام (MATLAB تمت برمجة الخطوات الحسابية وتنفيذها لخطوة زمنية تقدرب 0.002 * 1077 و بتكرار 1000 مرة مما يقدم طريقة لحساب خصائص التدفق (1 , 7 , م , م ) وتقييم نسبة معدل التدفق الكتلي (FMR) © والتي تعطي مؤشراً على دقة النتائج. تم تأكيد استقرار النتائج باستخدام ales التخميد و الاسترخاء. تمت دراسة ثماني حالات هندسية مختلفة لنفق الرياح دون سرعة الصوت , وتمت محاكاة التدفق داخل نفق الرياح باستخدام خوارزمية MATLAB انتظام التدفق في جزء الاختبار من الجهاز ، والذي كان واضحًا في خصائص المائع ، وقيمة معدل تدفق الكتلة التي تساوي 0.99 ، والتي هي الأقرب إلى واحد يعني انها تخضع لقانون حفظ الكتلة في النظام ، وقيمة الضغط (22- 105) التي كانت ثابتة عند بداية الجهاز و نهايته، تشير جميعها إلى أن الحالة الثامنة مع جزء اختبار يصل ارتفاعه الى 0.5 متر يمثل التصميم الأمثل لنفق الرياح دون سرعة الصوت. تم تحقيق أفضل توزيع أداء لخصائص المائع في الحالة الثامنة التي يصل ارتفاع جزء الاختبار فيها الى 0.5 متر. تم ضبط زاوية التدفق على جدار الناشر على أقل من 10 درجات لمنع فصل التدفق في aud الناشر. اعتمادًا على المحاكاة العددية للتدفق لأشكال هندسية مختلفة لنفق الرياح ، تم تصنيع التصميم الأمثل. تم قياس البيانات التجريبية للضغط الديناميكي والسرعة في الاتجاه السيني ( ). ثم مقارنة النتائج العددية والتجريبية للضغط الديناميكي والسرعة باتجاه محور السينات. التوافق الجيد للنتائج العددية والتجريبية بين الضغط والسرعة باتجاه محور السينات على طول الخط المركزي لنفق الرياح دون سرعة الصوت كلها مؤشرات على دقة وكفاءة الحساب لطريقة التحليل التي تم استخدامها.
Abstract
The process of creation and evaluation of designs has been a lot easier and faster using computational fluid dynamics (CFD), which has played an important role in minimizing the number of experimental models needed. The goal of this study was to determine the best design possible for a subsonic wind tunnel and to manufacture the optimum design after simulation process then compare the numerical and experimental results to ensure the accuracy of the design. The manufactured subsonic wind tunnel would be used for aerodynamic research in the University of Technology. The fluid flow inside the whole wind tunnel represented by mathematical models and computed using (CFD). The governing Euler's equations were solved using an explicit finite volume algorithm by assuming the flow to be 2D, unsteady, and inviscid using a finite volume cell structure with flow properties saved at cell centers. Using MATLAB, the computational steps were programmed and executed for a time step of 0.002 X 10−7and 1000 iterations, presenting an approach to compute the flow properties (u, v, ρ, and p) and evaluating the value of the mass flow rate ratio (FMR), which gives an indication of the results accuracy. Stability and convergence of the solution were confirmed by using the damping terms and relaxation terms. Eight cases of various geometries for subsonic wind tunnel have been studied, and the flow inside the wind tunnel has been simulated using the MATLAB algorithm. The uniformity of the flow in the test section, which has been obvious in the fluid properties contours, the mass flow rate value equal to 0.99, which is closest to one satisfies the conservation of mass in the system, and the pressure value of 105 N/m2that has been constant at input and output, all indicate that case eight with a test section height of 0.5 m represents the optimum design of the subsonic wind tunnel. The best performance distribution of the fluid properties has been achieved in case eight with a test section height of 0.5 m. The flow angle at the diffuser's wall is set at less than 10 ̊ to prevent flow separation in the diffuser section. Depending on the numerical simulation of the flow for different geometries of the wind tunnel, the optimum design has been manufactured. The experimental data has been measured for dynamic pressure and velocity in the x-direction (u). The numerical and experimental results of the dynamic pressure and velocity in x-direction variation have been compared. The good agreement of numerical and experimental results between pressure and velocity in the x-direction
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.