Balczó Márton balczó@ara.bme.hu& Istók Balázs istok@ara.bme.hu

Áramlástan Tanszék

www.ara.bme.hu

Méréselőkészítő óra I.

2014.

H01 Balczó Márton balczó@ara.bme.hu

H02 Várhegyi Zsolt varhegyi@ara.bme.hu

H03 Varga Árpád varga@ara.bme.hu

H04 Nagy László nagy@ara.bme.hu

H05 Istók Balázs istok@ara.bme.hu

H06 Suda Jenő suda@ara.bme.hu

H07 Benedek Tamás benedek@ara.bme.hu

H08 Nagy László nagy@ara.bme.hu

H09 Dániel István daniel@ara.bme.hu

Áramlástan Tanszék H-1111 Bertalan Lajos u. 4-6. „AE” épület

2.

Általános ismertetés

• A tanszéki weblap:

www.ara.bme.hu• A hallgatói információcsere:

www.ara.bme.hu/poseidon

(segédanyagok, zh pontszámok (?), jegyzőkönyv és prezentáció pontok, …)

• Egyéb elérés:

www.facebook.com/aramlastanszakosztaly

www.facebook.com/BME.Aramlastan

Online linkek

3.

Általános ismertetés

• 5 fős mérőcsoportok• Mérőcsoportok kialakítása a második előkészítő óra hetén• Google táblázat• Link NEPTUN üzenet formájában• FONTOS, hogy időpont változtatására nincsen lehetőség• FONTOS, hogy korábban teljesített mérés kiderüljön• Aki nem jelzi, korábbi eredményét töröljük

Mérőcsoportok

4.

• Alkalmak: • 1.alkalom (8.hét): Általános ismertető, munkavédelmi

oktatás, Mérőstandok bemutatása• 2.alkalom (9.hét): Mérőhelyek bemutatása• 3.alkalom (10.hét): 1. mérés• 4.alkalom (11.hét): 2. mérés (+Húsvét hétfő)• 5.alkalom (12.hét): Mérések pótlása• 6.alkalom (13.hét): 1.mérés prezentációja• 7.alkalom (14.hét): 2.mérés prezentációja

2004 2009

Általános ismertetésFéléves menetrend

Informális anyagok

www.ara.bme.hu/poseidonlogin ->username: neptun kód (kis betűkkel),

password: NEPTUN KÓD (nagy betűkkel) vagy a megváltoztatott jelszó

„Egyéb tantárgy-információk”BMEGEATMG01 -> magyar-> Félév -> Labor

vagy www.ara.bme.hu

„Letöltés”„Tantárgyak”BMEGEATMG01 -> magyar -> Félév -> Labor

5.

Letöltés

Felkészülés a mérésekre• A poseidon rendszerben meg kell nézni és le kell töltenie a

mérésvezetőknek a számukra kijelölt mérés útmutatóját• Az útmutató alapján fel kell készülni• A poseidon rendszerben meg kell keresni az adott méréshez

tartozó személyes mérési feladatot (A, B vagy C feladat). A feladat a mérőcsoportok beosztó táblázatából derül ki

• Meg kell keresni és át kell nézni a mérésekhez az útmutatókban megjelölt szakirodalmat

• A mérésekre fényképező gépet kell hozni• Egyes mérésekhez adattárolót (pendrive) kell hozni• Szükség esetén a mérés felelősével konzultálni kell

Előkészületek

• A mérés kezdetén a mérést segítő oktató ellenőrizni fogja a felkészültséget• A felkészületlen mérőcsoportoknak a mérést meg kell

ismételnie• El kell végezni a kijelölt mérési feladatot• Rögzíteni kell a mérési elrendezést• A mérőcsoportnak a mérés során egy Betz manométer

segítségével ellenőriznie kell a digitális nyomásmérő működését

A mérések soránElőkészületek

• A mérési adatok felhasználásával mérési jegyzőkönyvet kell készíteni.

• A jegyzőkönyv feltöltési határideje a mérést követő második vasárnap éjfél.

• Lehetőség nyílik a mérésekkel kapcsolatban konzultációra, ezt célszerű a mérési jegyzőkönyvet javító oktatóval elvégezni. Az oktatók az általuk megjelölt konzultációs időpontban (heti 1-1 óra mérésenként) érhetők el.

• A jegyzőkönyvek értékelése után 1 javítási lehetőség van

A mérések utánKiértékelés

• A mérési jegyzőkönyvek első lapja egy előírt (letölthető) fedlap kell legyen

• Ezen kívül max. 8 oldalban kell az eredményeket összefoglalni.

• Korábban kért közleményre nincsen szükség

• A feltöltött jegyzőkönyvhöz csatolni kell azt az excel (vagy egyéb táblázatkezelővel készült) táblázatot, amiben az elvégzett számítások találhatók

• A csomagot a poseidonba kell feltölteni

• NAGYON FONTOS, HOGY A MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYVEK ÖNÁLLÓ MUNKÁT TARTALMAZZANAK, VAGY MÁSOLÁS ESETÉN MEGADOTT FORRÁSÚ ELEMEKET. AKI NEM MEGENGEDETT FORRÁSOKAT HASZNÁL FEL, SZÁMOLNIA KELL AZ ETIKAI ELJÁRÁSSAL ÉS A FELFÜGGESZTÉSSEL!

A mérések utánJegyzőkönyv

A mérések után

• Csak elfogadott jegyzőkönyvvel• Mintaprezentáció letölthető a honlapról• 8 perces előadás• A mérés összefoglalása• A személyes mérési feladat ismertetése• Mérőberendezés és eszközök ismertetése• Hibaszámítás ismertetése• Kiértékelés összefoglalása• Eredmények megjelenítése• A mérés összefoglalása / értékelés

Prezentáció

CSŐVEZETÉKEKBEN HASZNÁLT TÉRFOGATÁRAM-MÉRÉSI

MÓDSZEREK ÖSSZEHASONLÍTÁSAH05

A mérés célja• A mérés célja különböző térfogatáram-mérési

módszerek összehasonlítása• Áramló közeg levegő (Δp<5000Pa, ε = 1)• Térfogatáram-mérés

– Szűkítőelemes térfogatáram-mérés• Mérőperemes módszer• Beszívóelemes módszer• Kifúvóelemes módszer• Venturi csöves módszer

– Sebességmérésen alapuló térfogatáram-mérés• 10 pont módszer (Lamináris)• 6 pont módszer (Log-Lin)• 8 pont módszer (EN ISO)

Mérőperemes módszer• ISO 5167 Szabvány

α átfolyási szám, α=(β,ReD) (szabványos kialakítás!)β = d/D átmérőviszony,ReD = vD/n Reynolds-szám (alapképlet)dmp [m] legszűkebb keresztmetszet átmérőjeD [m] a szűkítést megelőző cső átmérőjev [m/s] átlagsebesség a D átmérőjű csőbenn [m2/s] kinematikai viszkozitásΔpmp [Pa] szűkítőelemen mért nyomásesésρ [kg/m3] áramló közeg sűrűsége

mp2mp

v

p24

dq

direkt kis mértékű, de kontrollált leválás, ezáltal jól ismert viselkedésű nyomásveszteség kialakítására törekszünk

14.

Venturi csöves módszer

p1 p2

m

nyh

H

Bernoulli-egyenlet (r=áll., U=áll., nincs veszt.):

A1 A2

s

mq állAvq3

vv

2211v AvAvq

2vp

2vp ny2

22ny2

11

1dd

2

p

1dd

2

hgv

4

2

1ny

4

2

1ny

nym1

Ha nem jelentős az összenyomódás(r=áll.):

direkt veszetségmentes,(leválásmentes), áramlás kialakítására törekszünk

Beszívó elemes módszer• ISO EN 5801

α átfolyási szám, α=(β,ReD) (szabványos kialakítás!)dmp [m] legszűkebb keresztmetszet átmérőjeΔpmp [Pa] szűkítőelemen mért nyomásesésρ [kg/m3] áramló közeg sűrűsége

mp2mp

v

p24

dq

Beszívó tölcsér

Beszívó elemes módszer• ISO EN 5801

mp2mp

v

p24

dq

Beszívó/kifúvó mérőperem

Beszívó elemes módszer• ISO EN 5801

α átfolyási szám, α=(β,ReD) dmp [m] furatátmérőjeΔpmp [Pa] mért nyomásesésρ [kg/m3] áramló közeg sűrűsége

mp2mp

v

p24

dq

Beszívó/kifúvó mérőperem

18.2009.tavasz

Sebességmérésen alapuló módszerPrandtl, Ludwig von (1875-1953), német áramlástan kutató.

Prandtl-cső

19.

Több mért sebességből átlagsebesség számításNagyon fontos, hogy: átlagok gyöke ≠ gyökök átlaga (!)Pl. Ha több pontban mérjük a dinamikus nyomást, majd abból

sebességet kívánunk számolni…

1. 2.

3. 4.

HELYESátlagolás

HELYTELENátlagolás

iny

i p2v

1

ny1 p2v

4pppp2

4

p2p2p2p2

v 4321

ny

4ny

3ny

2ny

1ny

20.Méréselőkészítő

Nem kör keresztmetszetű vezeték

Feltéve, hogy:

1. 2.

3. 4.

2vq

3vq

1vq

4vq

n

1iii,m

Av AvdAvq

nAAAA i21

vAvnAvAq

n

1ii,m

n

1ii,miv

Sebességmérésen alapuló módszer

• A sebességprofil feltételezetten másodfokú parabola.

• Állandó üzemállapot• Prandtl-csővel végzett sebességmérés

alapján.

Szabványos eljárás, a mérési pontokat a szabvány (MSZ 21853/2) megadja:Si/D= 0.026, 0.082, 0.146, 0.226, 0.342, 0.658, 0.774, 0.854, 0.918, 0.974

Kör keresztmetszetű vezeték (10 pont módszer)

Sebességmérésen alapuló módszer

• A sebességprofil feltételezetten turbulens sebességprofil• Log-Lin módszer

Szabványos eljárás, a mérési pontokat a szabvány (MSZ 21853/2) megadja:Si/D= 0,032; 0,135; 0,321; 0,679; 0,865; 0,968

Kör keresztmetszetű vezeték (6 pont módszer)

Sebességmérésen alapuló módszer

y = -0.1201x3 + 0.6272x2 - 1.1089x + 1.479R² = 0.9975

y = -0.1049x3 + 0.549x2 - 0.9653x + 1.4595R² = 0.9983

y = -0.0417x3 + 0.2308x2 - 0.4289x + 1.21R² = 0.9995

0.8

0.82

0.84

0.86

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

0.98

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2

K

N egyenlőtlenségi tényező

KminKKmax

3k

1idi

k

1ididi

2

p

ppkN

• A sebességprofil feltételezetten turbulens sebességprofil• 60°-onként 3 profil

Szabványos eljárás, a mérési pontokat a szabvány (ISO 5801) megadja:Si/D= 0,021; 0,117; 0,184; 0,354; 0,655; 0,816; 0,883; 0,979

Kör keresztmetszetű vezeték (8 pont módszer)

Sebességmérésen alapuló módszer

Mérési feladatok• „A” mérési feladat

• Beszívóelem kalibrációja• „B” mérési feladat

• Megelőző egyenes csőszakasz hatása szűkítőelemes módszerre

• „C” mérési feladat• Sebességmérésen alapuló módszer

ellenőrzése

24.

Nyíróréteg vizsgálata NPL szélcsatornában

H04

26.

Tanszékünk egyik legkisebb szélcsatornája NPL (National Physical Laboratory) típusú, • mérőterének keresztmetszete 0.5 x 0.5 m, • hossza 2 m. • fából készült1941-ben, egyenáramú motor

hajtja, • a fordulatszáma 0-1500 1/perc között

változtatható egy potenciométerrel.• a be fúvási sebesség 0-15 m/s • mérendő testet egy, a csatorna tetejére

felszerelt mérleg mérőterébe nyúló karjára kell felszerelni.

NPL szélcsatorna

27.

H04 „A” mérés az NPL szélcsatornábanForma 1 versenyautó első kerekére ható ellenálláserő, nyomásmegoszlásból felhajtóerő meghatározása és nyíróréteg szabályozással történő csökkentése. A vizsgálat tárgya a különböző méretű elemekkel befolyásolni az áramlást.

• szimmetrikusan elhelyezett kerék modell – különböző méretű és helyzetű lapok alkalmazásával megvizsgálni az

ellenállás erő csökkentésének lehetőségét– a nyomásmegoszlást mérni az egyik kerék kerület mentén.

• az ellenállás-tényező nyíróréteg szabályozással

• határozzák meg az Ahátfal, 1 kerék vetületét Akerék, A hátfal és a két kerék vetületének összterülete Aössz

• először a mérleget kell kalibrálni (súlyok segítségével 2-3 pontban), • meghatározandó a mérlegkarra ható ellenállás erő• ezt követi az áramlás jellemzőinek megismerése pamutszálakkal,

olajköddel történő láthatóvá tétellel,• 3-5 különböző sebességnél meghatározandó a kerék modellekre ható

ellenálláserő, egy sebességnél mérendő a nyomásmegoszlás a kerék körül.• a kerekekre ható ellenálláserő mérendő két lap méretnél és két keréktől

mért távolságnál • egy változatnál mérendő a kerék kerülete menti nyomásmegoszlás, és

ebből is számítandó az ellenállás és felhajtóerő közelítő értéke

28.

H04 „B” mérés az NPL szélcsatornábanEgyszerűsített, tükrözött autó homlokfal modell körüli áramlás és az ellenálláserő vizsgálata különböző karosszéria geometriáknál.• a személygépkocsik homlokfala körüli áramlásról.• B oszlopnál levágott autó homlokfal modell áll

rendelkezésre, • modell belsejében nyomáskivezetések vannak, • mérhető benyújtott Pitot csővel az össznyomás, • és mérleggel a modellekre ható ellenállás erő. • nyomáskülönbség (Δpseb) a szélcsatorna és az atmoszféra

között.• először a mérleget kell kalibrálni (súlyok segítségével 2-3

pontban), • meghatározandó a mérlegkarra ható áramlási ellenállás

erő• ezt követi az áramlás jellemzőinek megismerése olajköddel

történő láthatóvá tétellel,• 3-5 különböző sebességnél meghatározandó a modellekre

ható ellenálláserő és a modellben lévő statikus nyomás (a mérőtérben lévő nyomáshoz képest) kerekekkel, majd kerekek nélkül, valamint a kerékház kitöltésével,

• a vizsgálat és a modellekre ható ellenálláserő, valamint a modellben lévő statikus nyomás meghatározása, pl. spoiler a homlokfal alatt.

Üres kerékszekrénnyel

Kerekek nélkül, lezárt

kerékszekrénnyel

Felszerelt kerekekkel

29.

H04 „C” mérés az NPL szélcsatornábanA homlokfali nyíróréteg szabályozás vizsgálata hossztengelyével párhuzamosan megfújt hengernél.• a nyíróréteg szabályozás mechanizmusának megismerése,

valamint „éles” be- és kilépő élekkel rendelkező henger ellenállástényezőjének csökkentése a homlokfalra erősített különböző méretű, és homlokfalhoz képest változtatható távolságú kör alakú lemez

• először a mérleget kell kalibrálni (súlyok segítségével 2-3 pontban),

• meghatározandó a mérlegkarra ható ellenállás erő• ezt követi áramlás jellemzőinek megismerése olajköddel történő

láthatóvá tétellel nyíróréteg szabályozás nélkül és a statikus nyomásmegoszlás meghatározásával a modell homloklapján.

• nyíróréteg szabályozás nélkül és két, különböző méretű körlapot a homlokfaltól 3-3 különböző távolságban rögzítve meghatározandó az ellenálláserő

• a legkisebb ellenálláserőnél az áramlás jellemzőinek megismerése olajköddel történő láthatóvá tétellel, és nyomásmegoszlás mérés

Egy mérési konfiguráció

A hátfali nyomás mérése

Az összes elem bemutatása

KAPULÉGFÜGGÖNY KÍSÉRLETI VIZSGÁLATA

H02

Mi az a kapulégfüggöny?

• Két különböző légállapotú teret elválasztó kaput sík szabadsugárral zárunk le

• Az áramvonalak párhuzamosak a kapu síkjával:NINCS ÁTÁRAMLÁS

• Kis nyomáskülönbség esetén a szabadsugár meggörbül, megtartva a terek elválasztását

Hol használjuk?• A légállapotok különbözősége szerint:

• Hőmérséklet, páratartalom: középületek, irodaépületek, légkondicionált termek, hűtőház

• Gőzök, gázok koncentrációja: vegyi üzemek csarnokai

• Aeroszol koncentrációja: festőüzem, félvezetőipari, űripari tisztatér

• Lebegő mikroorganizmusok mennyisége: biológiai, orvosi laboratórium, kórház

• Radioaktív gázok és por veszélye: nukleáris labor, atomerőművi üzemcsarnok

A légfüggöny méretezése

v0 [m/s] a szabadsugár kiáramlási sebességes0 [m] résszélességρ [kg/m3] áramló közeg (levegő) sűrűségeβ [fok] a szabadsugár kiáramlási hajlásszöge a kapu geometriai síkjához képestpk [Pa] a külső tér abszolút nyomásapb [Pa] a belső tér abszolút nyomásaR [m] a szabadsugár görbületi sugara

KP

BP1I 2I

R

Kp

Bp

yx

0v

A légfüggöny méretezése• Az impulzustételt használjuk kétszer:

1) Sík szabadsugár által szállított impulzusáram-vektor nagysága végig megegyezik a kiáramlásnál mérhetővel, mérések szerint ez enyhén görbült szabadsugárra is igaz:

.d 020

212 constsvyv II

KP

BP1I 2I

R

Kp

Bp

yx

0v

A légfüggöny méretezése2) Különböző nyomású tereket elválasztó szabadsugár esetén a nyomásból

származó erők és impulzusáramok egyensúlyára:

X irányú erőegyensúly komponensegyenlete(eltérő kilépő és záró hajlásszögeket feltételezve):

EGYENLŐ KILÉPŐ ÉS ZÁRÓ HAJLÁSSZÖG

2121 PPII

0coscos 221 II0coscos 20

200

20 svsv 2

KP

BP1I 2I

R

Kp

Bp

yx

0v

A légfüggöny méretezése

Y irányú erőegyensúly komponensegyenlete:

Korábbi eredményeinket felhasználva:

bpbpII KB 221 sinsin

pbbppsv BK sin2 020

2121 PPII KP

BP1I 2I

R

Kp

Bp

yx

0v

A légfüggöny méretezéseVezessük be a dimenziótalan kapuszélességet és nyomáskülönbséget:

Ezzel az egyensúlyban lévő LÉGFÜGGÖNY GEOMETRIAI ÖSSZEFÜGGÉSE:

A LEVEZETETT MODELLBEN VALÓS MÉRÉSEK SZERINT

2

20

0

vpDsbB

DBK

sin

4K45..25 ,40..10

ha ,0264,071,1

B

BK

A SZABADSUGÁR GÖRBÜLETI SUGARA körív alakú sugarat feltételezve:

Az Euler-egyenlet normálirányú komponensegyenletével megegyezően.

0

20

sp1

vsin

2/bR

Rendelkezésre álló eszközök• Szélláda ventilátorral

• p_din_max=600 Pa (TBC)• Átlátszó csarnok-kapumodell változtatható méretekkel:

• s=5…25 mm (TBC)• b=50…250 mm (TBC)• beta=0…45 fok (TBC)• Beszívócsonk átmenő térfogatáram biztosításához

• Beszívó mérőtölcsér (kifelé szivárgó légfüggöny esetéhez)

• Mérőperem (befelé szivárgó légfüggöny esetéhez)

• Porszívó nyomáskülönbség létrehozásához

• P_din_max=600 Pa (TBC)• Olajköd-generátor

• Síklézer-forrás

• Manométerek, csővezetékek, mérőszalag, vonalzó, tolómérő

Mérési feladatokMinden esetben célunk a légfüggöny működő és nem működő

tartományainak feltérképezése a nyomáskülönbség mérésével:

• „A” mérési feladat

• Zárt üzemcsarnok, állandó v és s mellett b és beta változtatásával, • „B” mérési feladat

• Kis mértékben kifelé szivárgó üzemcsarnoknál a térfogatáram mérése közben állandó b és s mellett v és beta változtatásával,

• „C” mérési feladat

• Befelé szivárgó, külön géppel szívott üzemcsarnoknál a térfogatáram mérése közben állandó b és s mellett v és a térfogatáram változtatásával,

A fenti mérések után minden esetben olajköddel és síklézerrel vizualizáljuk a légfüggönyben és a kapun keresztül zajló transzportfolyamatokat néhány kiválasztott üzemállapotban.

Dinamikus nyomásmérés hengeres testek felületén

H03

Mérési feladatok• Mérés célja: ismerkedés a számítógépes

adatgyűjtéssel, időben változó nyomásjelek rögzítése és kiértékelése.

• Átlagos nyomástényező eloszlás meghatározása kör- és négyzet alapú hengerek felületén, határréteg-leválás helyének meghatározása.

• Következtetés a fal közelében kialakult turbulencia viszonyokra a nyomásértékekből számolt, időbeli ingadozást jellemző négyzetes középérték (RMS) alapján

• Nyomásjelek gyors Fourier-transzformációval (FFT) kapott frekvenciaspektrumának elemzése, örvényleválási frekvenciák detektálása, örvényleválás frekvenciájából számolt Str szám Re-szám függésének vizsgálata.

Mérőstand• M03 BSc mérés kocsija + adatgyűjtő számítógép

Nyomásmérés • Endevco piezorezisztív, széles frekvencia átviteli tartománnyal rendelkező

miniatűr nyomástávadó• Foglalatban tolható be a vizsgált henger a nyomásmérési pontjához

Érzékelő membrán

Elektromos jelvezeték

Referencia-nyomáshoz(pl. statikus körvezeték!)

Nyomásmérés • Endevco piezorezisztív, széles frekvencia átviteli tartománnyal rendelkező

miniatűr nyomástávadó• Foglalatban tolható be a vizsgált henger a nyomásmérési pontjához

Szenzorfoglalat

Nyomásmérés négyzet alapú hengeren

• A téglalap alapú henger felületén több nyomásmérési pont is ki van alakítva

• A nyomásmérési pontok nyomása csöveken van kivezetve a hengerből• A csövek másik oldala csatlakoztatható az Endevco nyomástávadó

referencia nyomáskivezetéséhez• Az 5 nyomásmérési ponttal ellátott oldal 90 fokonkénti elforgatásával a

négyzet mind a 4 oldala mentén meghatározható a nyomáseloszlás

Nyomásmérési pontokNyomáskivezető csövek

Endevco referencia-nyomásvezetékéhez

Pressure and force alkalmazás • A mérőPC-be beépített adatgyűjtő kártya mintavételezi a nyomástávadó

feszültségjelét, megtörténik az analóg/digitális konverzió• A feszültég értékeket az adatgyűjtő-méréskiértékelő program a

nyomástávadó kalibrációs összefüggése alapján nyomásértékekké alakítja

Pressure and force alkalmazás • A rögzített nyomásjel időbeli változásának megjelenítése• Átlagérték (mean) és átlagértéktől való átlagos négyzetes eltérés (RMS

deviation) kiszámítása . Az átlagokat jellemző adatok, és az idősorok kimenthetők .txt file-ban

Pressure and force alkalmazás • Gyors Fourier-transzformáció az időben változó nyomásjel alapján• A harmonikus jel-összetevők amplitúdójának változása a frekvencia

függvényében, az FFT adatok kimenthetők .txt file-ba

Nyomástényező-eloszlás hengeren

• Szubkritikus és szuperkritikus esethez tartozó, időben átlagolt nyomásból származó felületi nyomástényező-eloszlás

• Határréteg-leválás helyének hozzávetőleges meghatározása, eltérés a lamináris, súrlódás nélküli esettől

• ∆pi: a felületi pont és a

statikus nyomás közötti nyomáskülönbség

• plev : a levegő sűrűsége

• v: a megfúvási sebesség

Nyomástényező-eloszlás téglalap alapú hengeren

• Szél felőli oldalon torlópont

• Leválás az oldallapokon• Leválási buborék a

hátlapon

• ∆pi: a felületi pont és a

statikus nyomás közötti nyomáskülönbség

• plev : a levegő sűrűsége

• v: a megfúvási sebesség

Kármán-féle örvénysor detektálása

• Adott Re szám tartományban a henger két oldaláról periodikusan leváló örvények jelennek meg

• Az örvényleválás okozta oszcilláció felületi nyomásingadozásban is jelentkezik

• Az örvényleválási frekvencián a felületi pontokban rögzített nyomásjelnek az amplitúdó-spektrumában csúcs fog megjelenni!

Nyomás-idősor mérési helye

Str szám Re szám függése

• Re: Reynolds-szám• Str: Strouhal-szám• f: örvényleválási frekvencia• v: a megfúvási sebesség• ν: kinematikai viszkozitás• D: a henger átmérője

• A Str szám számításához választhatjuk pl. a legnagyobb amplitúdójú harmonikus összetevő frekvenciáját!

• Re számot a csatorna térfogatáramhoz tartozó sebességből tudunk számolni

„Splitter plate” használata • Megakadályozza a periodikus örvényleválás kialakulását• A henger mögött sugárirányban elhelyezett lemez• Két különálló, stabil, visszaáramlási zóna jön létre

Mérési feladatok• „A” mérési feladat

Körhenger körüli nyomásmegoszlás és nyomáskülönbség-ingadozás mérése Végezzünk nyomásmérést a hengerpalást kerülete mentén

nyomásmérési pont elforgatásával 5-10 fokonként. Ismételjük meg a mérést 2-3 Re számhoz tartozó csatornasebességen!

Ábrázoljuk a paláston mért nyomás-idősorok átlagából számított nyomástényező-eloszlást, valamint az időbeli nyomás-ingadozást jellemző négyzetes középértéket a kerületi szög függvényében az egyes Re számokhoz tartozó esetekben! Hasonlítsuk össze a nyomástényező-eloszlást a súrlódás nélküli esetet jellemző nyomáseloszlással, adjuk meg a leválás hozzávetőleges helyét!

Ábrázoljuk a nyomásamplitúdó spektrális eloszlását néhány kerületi szöghöz tartozó mérési pontban az FFT mérési adatok alapján. Ábrázoljuk a maximális amplitúdójú harmonikus összetevő frekvenciájával számolt Str szám eloszlását a kerületi szög függvényében! Néhány kerületi pontban, ahol nagy amplitúdójú nyomáslengések alakulnak ki, mutassuk be a Str szám Re szám függését!

A mérés kiértékelése során kapott eredményeket igyekezzünk megmagyarázni, végezzünk irodalomkutatást a hengeres testek környezetében kialakuló áramlási jelenségekkel kapcsolatban!

Mérési feladatok• „B” mérési feladat

Nyomásmegoszlás és nyomásingadozás mérése négyzet alapú henger felületén Végezzünk nyomásmérést a kialakított nyomásmérési pontokban

négyzet keresztmetszetű hasáb mind a négy oldala mentén közepes csatornasebességen, a megfúvási szög legyen 90 vagy 45 fok! Válasszunk ki egy nyomásmérési pontot, ahol nagy a nyomásingadozást jellemző négyzetes középérték (RMS)! Ebben a pontban végezzünk újabb nyomásméréseket 5-10 csatornasebességhez tartozó Re számon!

Ábrázoljuk az oldalakon mért nyomás-idősorok átlagából számított nyomástényező-eloszlást, valamint az időbeli nyomás-ingadozást jellemző négyzetes középértéket a hasáb kerülete mentén! A nyomástényező eloszlást hasonlítsuk össze négyzetes keresztmetszetű tompatestek körüli nyomástényező-eloszlással!

Ábrázoljuk a nyomásamplitúdó spektrális eloszlását néhány kerületi pontban az FFT mérési adatok alapján. Ábrázoljuk a maximális amplitúdójú harmonikus összetevő frekvenciájával számolt Str szám eloszlását a kerület mentén! A kiválasztott kerületi pontban ábrázoljuk a Str szám Re szám függését!

A mérés kiértékelése során kapott eredményeket igyekezzünk megmagyarázni, végezzünk irodalomkutatást!

Mérési feladatok• „C” mérési feladat

Örvényleválás csökkentése „splitter plate” segítségével Végezzünk nyomásmérést a körlap alapú hengeren a 180 fokos kerületi

szöghöz tartozó mérési pontban 5-10 megfúvási sebességhez tartozó Re számon! A további mérésekhez válasszuk ki azt a Re számhoz tartozó csatornasebességet, amellyel a legnagyobb, nyomásingadozást jellemző négyzetes középérték adódik! A kiértékelés során ábrázoljuk a legnagyobb amplitúdójú harmonikus összetevő (FFT adatok) frekvenciájából számolt Str számát a Re szám függvényében!

Végezzünk nyomásmérést a hengerpalást kerülete mentén nyomásmérési pont elforgatásával 10-15 fokonként a kiválasztott Re számon. Ábrázoljuk a paláston mért nyomás-idősorok átlagából számított nyomástényező-eloszlást, valamint az időbeli nyomás-ingadozást jellemző négyzetes középértéket a kerületi szög függvényében! Ismételjük meg a mérést „splitter plate”-el és nélküle is!

Elemezzük a nyomásamplitúdó spektrális eloszlását az egyes kerületi szögekhez tartozó mérési pontokban az FFT mérési adatok alapján. Ábrázoljuk a maximális amplitúdójú harmonikus összetevő frekvenciájával számolt Str szám eloszlását a kerületi szög függvényében! függését!A mérés kiértékelése során kapott eredményeket igyekezzünk megmagyarázni, végezzünk irodalomkutatást ! kapcsolatban!

Határréteg sebességprofil mérése téglalap keresztmetszetű

csatornában H08

A mérés célja• A mérés célja egy 100x200 mm keresztmetszetű

2000 mm hosszúságú légcsatornában kialakuló sebességprofil vizsgálata.

Határrétegek felépítése• Síklap felületén kialakuló határréteg

 Lamináris határréteg:

 

x

y

Turbulens határréteg:

 

 

Viszkózus alapréteg

Univ. FaltörvényÉrvényességi tartománya

Univerzális faltörvény:

Határréteg vastagsága:

 

 

  

 

xv

x Re

Mérő rendszer felépítése Pitot-cső t.ponti nyomás felvevő szondája

Mérőberendezés fő részei:1. Beszívó tölcsér2. Statikus nyomásfuratok3. Számítógép vezérelt traverz

mechanizmus4. 0.2 mm átmérőjű Pitot

szonda5. Ventillátor 6. Toroid transzformátor• Nyomás adatok feldolgozása nyomásjeladók

segítségével számítógépen történik

4

Mérési feladatok1. A Setra nyomástávadók kalibrációja2. A beszívó elem kalibrációja TSI Prandtl csővel és körvezetékkel3. Az ISEL mozgató pályának megírása, mérőpontok felvétele

4.(A) A sebességprofilok mérése az 1.-9. furatsor közül minimálisan 4 pontban, illetve 10.-16-ig minimálisan 2 pontban

4.(B) Sebességprofilok keresztirányú eloszlásának vizsgálata 1.-9. furatsor közül kettőben 3 különböző oldaltávolságú pontban

4.(C) Botlódrót által keltett zavarás hatásának a vizsgálata sebességprofilok mérésével az 1.-9. furatsor közül minimálisan 4 pontban, illetve 10.-16-ig minimálisan 2 pontban

5. Mérés kiértékelése az elméleti összefoglaló alapján6. Hibaszámítás

MSc H01 mérés:

Teherautó / busz modell szélcsatorna vizsgálata

A mérés célja

Teherautó / busz modell légellenállásának vizsgálata szélcsatornában,

a légellenállás csökkentési lehetőségei

Lajos Tamás: Az áramlástan alapjai 4. kiadás. 11.3 lecke: Közúti járművek áramlástanának alapjai

Mérőszoftver leírása:ARA Pressure&Force súgó

(http://www.ara.bme.hu/oktatas/tantargy/NEPTUN/BMEGEATMG01/)

Elolvasandó:

A mérőrendszer

ÉMI szélcsatorna

 Típus határréteg Mérőtér zárt  Mérőtér hossza [m] 2.1  Mérőtér szélessége [m] 2.2 

 Mérőtér magassága [m] 1.6

 Maximális sebesség [m/s] 19

 Maximális turbulenciaintenzitás [%] 0.5 

A mérőrendszerErőmérő platform

terhelési oldal (mozgó rész) rögzített oldal (álló rész)

körlaperőmérő cella

összekötő rúd

súrlódásmentes felfüggesztés rugókkal a hiszterézis csökkentésére

Erőmérő cella

Szélsebesség: Prandtl cső a mérőtérbenKözeg hőmérséklet: digitális nyomásmérő

Mérési lánc

Erőmérő cella

Mérőerősítő Nyomástávadó

24V táp

soros-USB áalakítóA/D átalakító (NI USB 6009)

SzámítógépARA Pressure & Force Labview mérőszoftver

Hőmérő

Az alkalmazott összefüggések

TRpst

korrdinpv ,2

2

2vAFc e

e

0100

20002

Ellenállás tényező a dinamikus nyomás

függvényében 1. kialakítás2. kialakítás3. kialakítás

Dinamikus nyomás Pdin [Pa]

Elle

nállá

s tén

yező

ce

[-]

A mérés menete

1. Nyomástávadó kalibrációjának ellenőrzése2. Modell behelyezése /mérendő konfiguráció kialakítása úgy, hogy

az erőmérő cellát ne terheljük! (A modellt ehhez le kell emelni a mérlegről)

3. Erőmérő cella kalibrációja a kamion vízsszintes meghúzásával, görgőn átvezetett kalibrálósúlyzókkal

4. Erőmérő cella nullázása5. Mérések végzése legalább 8 mérési pontban szélsebesség

növeléssel (30 -> 100%) és 7 pontban leterheléssel (100 -> 30%). Mérési pontonként 10-15 másodperces átlagot kell rögzíteni.

• Minden konfigurációt pontosan dokumentálni kell, fotóval, rajzzal. • Meg kell határozni a jellemző áramlási keresztmetszetet minden

esetben.• Az első méréssorozatot a mérés végén meg kell ismételni, az

ismétlési pontosság ellenőrzésére.

Mérési feladatok

A feladatkülönböző orr-lekerekítések vizsgálata autóbusz elrendezésben (4-5 változat: éles, alsó lekerekítés, felső lekerekítés, ferde homlok)

Mérési feladatok

B feladatemelt raktérnél különböző lekerekítési szögek és spoilerek vizsgálata

Mérési feladatok

C feladatA kabin és a raktér közötti rés méretének hatása:- rés nélkül- rés 0.2, 0.4, 0.6 D- rés letakarása oldallemezzel

D

Mérési feladatok

D feladatOldalszél hatása: a modell elforgatása 5°-os lépésekben 0-25° között.