Centrum Badań Aerodynamiki UTA

University of Texas at Arlington Aerodynamics Research Center (ARC) to placówka zlokalizowana w południowo-wschodniej części kampusu, działająca w ramach Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej. Została założona w 1986 roku jako część rozbudowy College of Engineering UTA . ARC przyczynia się do realizacji wizji UTA i University of Texas System , aby przekształcić uniwersytet w pełnoprawną instytucję badawczą. Prezentuje działania badawcze w dziedzinie aerodynamiki na UTA iw swojej historii stał się wyjątkowym obiektem na poziomie uniwersyteckim. Tunele aerodynamiczne i sprzęt w obiekcie zostały zbudowane głównie w wyniku poszukiwań i modernizacji wycofanego z eksploatacji sprzętu od rządu i przemysłu. Obecnie studia magisterskie i doktoranckie. studenci wykonują badania z zakresu dynamiki gazów przy dużych prędkościach, napędu (w tym silników detonacyjnych impulsowych ) i obliczeniowej dynamiki płynów wśród innych projektów związanych z aerodynamiką.

Historia

Rozwój ARC rozpoczął się w 1975 roku jako próba opracowania rury uderzeniowej do badań eksperymentalnych w wytwarzaniu energii magnetohydrodynamicznej (MHD). W tym samym czasie rada akredytacji inżynierskiej zaleciła, aby Wydział Inżynierii Lotniczej (który od tego czasu ponownie połączył się z Wydziałem Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej) miał możliwość szybkiego tunelu aerodynamicznego. Nagrzewnica łukowa została wysłana do UTA, ale została umieszczona w magazynie z powodu braku środków na zakup sprzętu pomocniczego niezbędnego do jej działania. W 1976 roku dwóch profesorów odwiedziło zarówno AEDC, jak i NASA Marshall Space Flight Center w Huntsville w Alabamie, aby zobaczyć ich transsoniczną rurę Ludwieg udogodnienia. Pomysł polegał na zbudowaniu mniejszej wersji tunelu aerodynamicznego w UTA, ale podczas zwiedzania obiektu AEDC okazało się, że jego rura Ludwieg została niedawno wycofana z eksploatacji. Rurka Ludwiega została opracowana jako prototyp koncepcji Sił Powietrznych dla Narodowego Programu Rozwoju Obiektów Transonicznych, ale niedawno podjęto decyzję o budowie NTF w Centrum Badawczym NASA Langley przy użyciu ich koncepcji tunelu kriogenicznego. Profesorowie żartobliwie powiedzieli kierownikowi projektu AEDC, aby rozważył przekazanie rury UTA, co zostało potraktowane jako poważna oferta. Rura Ludwieg została uznana za nadwyżkę rządową i przekazana UTA, pojawiając się na główce szyny w Arlington w Teksasie na trzech płaskich wagonach.

Posiadanie zakładu metra Ludwieg przyciągnęło lukratywne dotacje, co stało się problemem logistycznym, ponieważ UTA była wówczas zaangażowana w duży program budowlany, który obejmował renowację budynku inżynieryjnego, do którego miał wejść tunel. Oznaczałoby to kilkuletni okres przechowywania i setki tysięcy dolarów utraconych dotacji. Rozwiązaniem tego problemu była budowa tymczasowego obiektu na pierwszym piętrze nowo wybudowanego budynku inżynierskiego. Tak się złożyło, że obiekt ten znajdował się pod biurem dziekana College of Engineering, który natychmiast zmienił tymczasowy obiekt na budynek stały, słysząc, jak głośna jest rura Luwiega. Po zaproponowaniu koncepcji stałego budynku dodano kilka nowych tuneli aerodynamicznych i wyposażenia. W 1985 roku uruchomiono dużą sprężarkę zlokalizowaną przy ul NASA Ames Research Center stało się dostępne i zostało przekazane UTA. Ta 5-stopniowa sprężarka Clark miała ciśnienie 3000 psi, 2000 cfm i była napędzana silnikiem o mocy 1250 KM. Całkowity pobór mocy podczas pracy z pełnym obciążeniem wynosi ponad 1,6 MW. Przeniesienie sprężarki do nowego budynku wraz z towarzyszącym jej wyposażeniem kosztowało prawie 500 000 USD. Cały budynek został zbudowany wokół sprężarki w 1986 roku i od tego czasu nastąpił dalszy rozwój, który obejmuje budowę naddźwiękowych i hipersonicznych .

Laboratorium tunelu aerodynamicznego przy niskich prędkościach

Tunel aerodynamiczny małej prędkości jest tunelem o zamkniętym obwodzie i ciągłym przepływie z napędem o zmiennej częstotliwości o mocy 100 KM. Odcinek testowy ma wymiary 0,6 na 0,9 metra i umożliwia przepływ z prędkością do 50 m/s. Wyposażony jest w 3- i 6-składowe wagi siłowe oraz oparty na komputerze PC multipleksowany system akwizycji danych. Dostępna jest również wizualizacja dymu. Dodatkowe zasilanie powietrzem pod wysokim ciśnieniem umożliwia wykorzystanie tunelu do badań strumieniowych i powierzchniowych.

Tunel aerodynamiczny o wysokiej liczbie Reynoldsa Transonic Ludwieg Tube

Transsoniczny rurowy tunel aerodynamiczny Ludwiega o wysokiej liczbie Reynoldsa ma sekcję testową porowatej ściany o wymiarach 19,5 na 23,2 cm (9 cali). Jest to obiekt impulsowy o czasie pracy około 120 ms. Zakres liczby Macha wynosi 0,5–1,2, a zakres liczby Reynoldsa to 4–40 milionów / metr. Niezwykle wysoka liczba Reynoldsa umożliwia symulację aerodynamiki wirnika w pełnej skali. Tunel charakteryzuje się niskim poziomem turbulencji, a wahania ciśnienia swobodnego strumienia wynoszą zaledwie 1 procent rms. Posiada równowagę 5 składników.

Naddźwiękowy tunel aerodynamiczny

Naddźwiękowy tunel aerodynamiczny to tunel typu wydmuchowego wyposażony w dyszę o zmiennej liczbie Macha. Tunel aerodynamiczny został opracowany we własnym zakresie, z wyjątkiem darowizny dyszy od LTV (obecnie Lockheed Martin Missile and Fire Control). Obecny osiągalny zakres liczby Macha wynosi od 1,5 do 4,0, a liczby Reynoldsa od 60 do 140 milionów na metr. Pole przekroju przekroju testowego wynosi 6 na 6,5 ​​cala. Maksymalna objętość górnego zbiornika magazynowego wynosi 24,5 metra sześciennego przy ciśnieniu 700 psig.

Tunel uderzeniowy hipersoniczny

Tunel uderzeniowy hipersoniczny to kolejny obiekt impulsowy o czasie działania od 0,5 do 5,0 ms. Tunel ma odcinek testowy o średnicy 0,44 metra i długości 1 metra. Nielepki rdzeń ma 0,17 m przy 8 Mach. Jest w stanie testować przy liczbach Macha od 5 do 16 i liczbach Reynoldsa od 100 do 20 milionów na metr. Tunel można zmodyfikować, aby pomieścić sterownik detonacji za pomocą mieszaniny wodoru, tlenu i helu. Zostało to ukończone w 1991 roku i doprowadziło do dotacji w wysokości 1 000 000 USD na utworzenie Centrum Badań Naddźwiękowych NASA / UTA w latach 1993-1998.

Tunel ogrzewany łukiem

Kluczowym elementem ogrzewanego łukowo tunelu aerodynamicznego jest elektryczna nagrzewnica łukowa prądu stałego o mocy 2 MW. Odcinek testowy ma 10,3 cm (4 cale) i 91,4 cm (36 cali) długości. Służy do wytwarzania naddźwiękowych strumieni bardzo gorącego gazu. Gaz przepływający przez nagrzewnicę łukową jest podgrzewany silnym łukiem elektrycznym w celu wytworzenia strumienia gazu o temperaturach w zakresie od 3000 do 5000 K. Obiekt jest oparty na nagrzewnicy łukowej Thermal Dynamics F-5000, podarowanej przez USAF Arnold Engineering Development Centrum. Dodatkowo obiekt składa się również z systemów zatłaczania azotu, chłodzenia wodą, wytwarzania podciśnienia i sondy poprzecznej oraz monitoringu i ochrony obiektu.

Masowa całkowita entalpia wyjściowa mieści się w zakresie od 4000 do 5800 kJ/kg, co jest kontrolowane przez regulację prądu wyjściowego zasilacza i szybkości, z jaką gaz jest wtryskiwany do nagrzewnicy łukowej. Grzejnik łukowy można skonfigurować tak, aby wytwarzał bardzo szczytowy rozkład entalpii na wylocie dyszy, co może dawać lokalne całkowite entalpie z grubsza dwa razy większe od średniego poziomu masowego. Eksploatacja obiektu wykazała masowe natężenia przepływu od 0,07 do 0,18 kg/s. Odpowiedni maksymalny czas pracy wynosi 90–200 s. Maksymalne ciśnienie robocze grzałki łukowej wynosi 20 atmosfer. Pompa eżektorowa napędzana sprężonym powietrzem zapewnia warunki próżniowe w naczyniu sekcji testowej podczas prób. Pompa eżektora wytworzyła ciśnienie sekcji testowej tak niskie, jak 4,5 kPa (0,65 psia) bez włączonej grzałki łukowej. Dostępna jest mechaniczna pompa próżniowa zapewniająca wysoką próżnię początkową w zbiorniku próżniowym obiektu o pojemności 4,25 metra sześciennego. Zdolność podciśnieniowa obiektu umożliwia stosowanie dysz o wysokim współczynniku rozprężania z nagrzewnicą łukową. Programowalny, 3-osiowy system przesuwu umożliwia wykonywanie pomiarów sondy w przestrzeni o szerokości 20 cm (8 cali), długości 23 cm (9 cali) i głębokości 30 cm (12 cali). Ten system może być również używany do montowania modeli lub testowania artykułów.

Wydział

  • Luca Maddalena, Ph.D. – Dyrektor
  • Frank K. Lu, Ph.D., PE - były dyrektor
  • Donald R. Wilson, Ph.D., PE – były dyrektor, 1986–1993

Zobacz też

  1. ^ „Naddźwiękowy tunel aerodynamiczny” . Źródło 2007-08-13 .
  2. ^ „Grzałka łukowa” . Źródło 2007-08-13 .

Linki zewnętrzne

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=UTA_Aerodynamics_Research_Center&oldid=1060391283 ”