Anemometria a temperatura costante: uno strumento per studiare il flusso turbolento dello strato limite

1. Determinazione della risposta dinamica del sistema a filo caldo

Lo scopo di questa procedura è capire quanto velocemente il sistema anemometro può rispondere alle variazioni del segnale di flusso. Questa capacità viene misurata misurando la risposta in frequenza quando il segnale si accende e si spegne applicando un'onda quadra.

1. Fissare la sonda a filo caldo del sistema CTA all'interno di una galleria del vento utilizzando un albero di supporto.
2. Impostare un alimentatore CC, un generatore di segnali e un oscilloscopio e collegarli come mostrato nella Figura 2 (a). Il generatore di segnale fornisce un ingresso a onda quadra al ponte di Wheatstone e la forma d'onda di uscita viene visualizzata sull'oscilloscopio.
3. Accendere l'alimentatore a filo caldo, l'oscilloscopio e il generatore di segnali.
4. Impostare il generatore di segnale per emettere un'onda quadra con ampiezza di 150 mV e frequenza di 10 kHz.
5. Osservare il segnale di uscita nell'oscilloscopio per assicurarsi che la frequenza e l'ampiezza della forma d'onda in uscita siano corrette.
6. Chiudere la sezione di test e collegare la porta seriale. Accendi la galleria del vento e imposta la velocità dell'aria a 40 mph.
7. Una volta che il flusso d'aria si stabilizza, misurare la larghezza del segnale overshoot, τ, dall'oscilloscopio. Vedere la Figura 3 per la definizione di τ.
8. Utilizzare il valore misurato di τ per ottenere la frequenza di taglio del sistema a filo caldo utilizzando l'equazione: _{f cut} = 1/1.5τ.
9. Spegnere la galleria del vento.

2. Calibrazione del filo caldo

Lo scopo di questa procedura è stabilire la correlazione tra la velocità dell'aria e il potenziale elettrico del ponte di Wheatstone. Ciò consente di misurare la velocità del flusso.

1. Regolare la sonda a filo caldo in posizione verticale in modo che sia abbastanza lontana dalla piastra piana, che in questo caso è il pavimento della galleria del vento, in modo che si trovi nella regione del flusso libero.
2. Avviare il software di controllo della galleria del vento.
3. Aprire il software dello strumento virtuale e impostare la frequenza di campionamento su 10 kHz e il numero di campioni su 100.000. Questi parametri sono determinati dalle caratteristiche di flusso del campo di flusso da misurare e possono variare a seconda della conoscenza del requisito di convergenza delle statistiche mirate.
4. Imposta la velocità della galleria del vento a 0 mph e registra la tensione sul ponte di Wheatstone.
5. Aumentare la velocità dell'aria della galleria del vento con incrementi di 3 mph fino a 15 mph. Lasciare che il flusso si stabilizzi ad ogni velocità dell'aria prima di misurare la tensione.
6. Aumentare la velocità dell'aria della galleria del vento con incrementi di 5 mph fino a 60 mph e misurare la tensione ad ogni incremento.
7. Al termine di tutte le misurazioni, ridurre il flusso d'aria a 30 mph, quindi spegnere la galleria del vento.

Figura 3. Schema per la larghezza del superamento del segnale, τ come osservato su un oscilloscopio durante una prova ad onda quadra.

3. Rilievo dello strato limite

1. Utilizzando lo stesso set-up della sezione sperimentale precedente, abbassare lentamente la sonda a filo caldo fino a quando non tocca il pavimento della sezione di prova, che fungerà da piastra piana.
2. Accendi la galleria del vento e imposta la velocità dell'aria a 40 mph, la frequenza di campionamento a 10 kHz e il numero di campioni a 100.000 come in precedenza.
3. Registrare la lettura della tensione con l'impostazione verticale più bassa, che si trova accanto alla piastra piana e nello strato limite.
4. Spostare la sonda verticalmente, aumentando l'altezza a passi di 0,05 mm fino all'altezza di 0,50 mm e registrare la lettura della tensione in posizione verticale.
5. Aumentare l'altezza della sonda a passi di 0,10 mm fino all'altezza di 1,50 mm e registrare la lettura della tensione in posizione verticale.
6. Aumentare l'altezza della sonda a passi di 0,25 mm fino all'altezza finale di 4,00 mm e registrare la lettura della tensione in posizione verticale.
7. Al termine di tutte le misurazioni, ridurre la velocità dell'aria a 20 mph, quindi spegnere la galleria del vento, il CTA, l'alimentatore, l'oscilloscopio e il generatore di funzioni.