Experimentální metody v aerodynamice

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

ústav mechaniky tekutin a termodynamiky

Anotace:

Cílem předmětu je seznámit studenty s významem a úlohou experimentální činnosti v oblasti aerodynamiky. Studenti získají přehled o moderních experimentálních metodách používaných v mechanice tekutin, termodynamice, letectví a kosmonautice. Výuka probíhá v teoretické i experimentální rovině, a to formou přednášek a cvičení. Studenti získají nejen teoretické znalosti v oboru experimentální aerodynamiky, ale sami si vyzkoušejí většinu probíraných metod v rámci laboratorních cvičení, kde se naučí obsluhovat daná měřicí zařízení a vyzkouší si postupy měření a vyhodnocení experimentálních dat.

Požadavky:

Mechanika tekutin, Termomechanika

Osnova přednášek:

1)Úvod do experimentální mechaniky tekutin a termomechaniky. Základní pojmy. Problematika měření vybraných veličin.

2)Základy podobnosti v mechanice tekutin a termomechanice. Vyhodnocení nejistot měření.

3)DAQ: HW+SW

4)Základy elektroniky pro zpracování signálů. Digitální zpracování signálů.

5)Problematika měření stavových veličin při vysokých rychlostech s uvažováním stlačitelnosti proudícího plynu.

6)Metoda žhaveného drátku – CTA (Constant Temperature Anemometry). Princip metody. Použitelnost. Limity metody.

7)Optická metoda laserové anemometrie – PIV (Particle Image Velocimetry). Princip metody. Použitelnost. Limity metody.

8)Mezní vrstva. Kvalitativní metody pro hodnocení proudového pole a stavu mezní vrstvy.

9)Aerodynamické tunely – rozdělení, použití. Nízkorychlostní aerodynamické tunely

10)Vysokorychlostní a specializované aerodynamické tunely

11)Silová měření v aerodynamických tunelech.

12)Problematika měření charakteristik lopatkových strojů

13)Operační analýza, letová měření.

Osnova cvičení:

1)Prohlídka laboratoře Ústavu mechaniky tekutin a termodynamiky. Stručné představení nezbytného laboratorního vybavení. Bezpečnost práce.

2)Nejistoty měření – případové studie. Návrh modelu pro aerodynamické experimenty.

3)Představení užívaného HW a SW pro sběr a vyhodnocení dat. Ukázka přípravy jednoduchého experimentu pro vyhodnocení rychlosti proudění v aerodynamickém tunelu. Vyhodnocení závislosti tlakového spádu na dýze tunelu na rychlosti proudícího vzduchu.

4)Digitální zpracování signálů.

5)Měření rychlosti proudění a teploty při vysokých podzvukových rychlostech. Vyhodnocení Machova čísla. Šlírovací metoda – vizualizace rázových vln při nadzvukovém obtékání válce.

6)Měření rychlosti proudu vzduchu a intenzity turbulence v aerodynamickém tunelu pomocí metody žhaveného drátku.

7)Měření rychlosti proudového pole na sací straně profilu křídla pomocí metody PIV.

8)Vizualizace proudění při obtékání tělesa vybrané geometrie (válec, rotující válec, profil křídla apod.)

9)Měření proudového pole víceotvorovou tlakovou sondou

10)Šestikomponentní silové měření v aerodynamickém tunelu.

11)Měření charakteristiky lopatkového kompresoru

12)Měření charakteristik turbínového motoru

13)Exkurze do nízkorychlostního a vysokorychlostního tunelu

Cíle studia:

Studijní materiály:

- Ježek, J., Váradiová, B., Adamec, J.: Mechanika tekutin. 1998. Vydavatelství ČVUT (Vysokoškolské skriptum). ISBN.: 80-01-01615-3.

- Nožička, J.: Termomechanika. 1998. Vydavatelství ČVUT (Vysokoškolské skriptum). ISBN.: 80-01-01836-9.

- Nožička, J.: Dynamika plynů. 2005. Česká technika – nakladatelství ČVUT (Vysokoškolské skriptum). ISBN.: 80-01-03300-7.

- Barlow, J. B., Pope, A., Harper, J. J., & Rae, W. H. (1999). Low-speed wind tunnel testing (3rd ed.). John Wiley & Sons.

- Pope, A., & Goin, K. L. (1978). High-speed wind tunnel testing. Krieger Publishing Company.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: