Sabit Sıcaklık Anemometresi: Türbülanslı Sınır Tabakası Akışını İncelemek İçin Bir Araç

1. Sıcak tel sistemi dinamik yanıt belirleme

Bu prosedürün amacı, anemometre sisteminin akış sinyali değişikliklerine ne kadar hızlı yanıt verebileceğini anlamaktır. Bu yetenek, bir kare dalga uygulanarak sinyal açılıp kapandığında frekans tepkisi ölçülerek ölçülür.

1. CTA sisteminin sıcak tel probunu bir destek mili kullanarak bir rüzgar tünelinin içine sabitleyin.
2. Bir DC güç kaynağı, sinyal üreteci ve osiloskop kurun ve bunları Şekil 2(a)'da gösterildiği gibi bağlayın. Sinyal üreteci, Wheatstone köprüsüne bir kare dalga girişi sağlar ve çıkış dalga formu osiloskopta görselleştirilir.
3. Sıcak telli güç kaynağını, osiloskopu ve sinyal üretecini açın.
4. Sinyal üretecini 150 mV genlik ve 10 kHz frekanslı bir kare dalga çıkışı verecek şekilde ayarlayın.
5. Çıkış dalgası form frekansının ve genliğinin doğru olduğundan emin olmak için osiloskoptaki çıkış sinyalini gözlemleyin.
6. Test bölümünü kapatın ve seri bağlantı noktasını takın. Rüzgar tünelini açın ve hava hızını 40 mil / saat'e ayarlayın.
7. Hava akışı stabilize olduğunda, osiloskoptan τ sinyal aşımının genişliğini ölçün. τ tanımı için Şekil 3'e bakın.
8. τ denklemini kullanarak sıcak tel sisteminin kesme frekansını elde etmek için ölçülen değeri kullanın: f_cut = 1/1.5τ.
9. Rüzgar tünelini kapatın.

2. Sıcak tel kalibrasyonu

Bu prosedürün amacı, Wheatstone köprüsünün hava hızı ile elektrik potansiyeli arasındaki ilişkiyi kurmaktır. Bu, akış hızının ölçülmesini sağlar.

1. Sıcak tel probunu, bu durumda rüzgar tünelinin tabanı olan düz plakadan yeterince uzakta olacak şekilde dikey konuma ayarlayın, böylece serbest akış bölgesinde yer alır.
2. Rüzgar tüneli kontrol yazılımını başlatın.
3. Sanal enstrüman yazılımını açın ve örnekleme frekansını 10 kHz ve örnek sayısını 100.000 olarak ayarlayın. Bu parametreler, ölçülecek akış alanının akış karakteristiklerine göre belirlenir ve hedeflenen istatistiklerin yakınsama gereksinimi bilgisine bağlı olarak değişebilir.
4. Rüzgar tüneli hızını 0 mph'ye ayarlayın ve Wheatstone köprüsündeki voltajı kaydedin.
5. Rüzgar tüneli hava hızını 3 mph'den 15 mph'ye kadar artışlarla artırın. Voltajı ölçmeden önce akışın her hava hızında stabilize olmasına izin verin.
6. Rüzgar tüneli hava hızını 5 mph'den 60 mph'ye kadar artırın ve her artışta voltajı ölçün.
7. Tüm ölçümler tamamlandığında, hava akışını 30 mil / saat'e düşürün ve ardından rüzgar tünelini kapatın.

Şekil 3. Sinyal aşma genişliği için şematik, τ bir kare dalga testi sırasında bir osiloskopta gözlemlendiği gibi.

3. Sınır tabakası araştırması

1. Önceki deney bölümündeki ile aynı kurulumu kullanarak, sıcak tel probunu, düz bir plaka görevi görecek olan test bölümü tabanına temas edene kadar yavaşça indirin.
2. Rüzgar tünelini açın ve daha önce olduğu gibi hava hızını 40 mph'ye, örnekleme frekansını 10 kHz'e ve numune sayısını 100.000'e ayarlayın.
3. Voltaj okumasını, düz plakanın yanında ve sınır katmanında bulunan en düşük dikey ayarda kaydedin.
4. Probu dikey olarak hareket ettirin, yüksekliği 0,05 mm'lik adımlarla 0,50 mm yüksekliğe kadar artırın ve voltaj okumasını dikey konumda kaydedin.
5. Prob yüksekliğini 0,10 mm'lik adımlarla 1,50 mm yüksekliğe kadar artırın ve voltaj okumasını dikey konumda kaydedin.
6. Prob yüksekliğini 0,25 mm'lik adımlarla 4,00 mm'lik son yüksekliğe kadar artırın ve voltaj okumasını dikey konumda kaydedin.
7. Tüm ölçümler tamamlandığında, hava hızını 20 mph'ye düşürün ve ardından rüzgar tünelini, CTA'yı, güç kaynağını, osiloskopu ve fonksiyon jeneratörünü kapatın.