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乱流を測定

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乱流は、さまざまな設計および自然発生するシステムで重要な役割を果たします。その結果、それは流れを特徴付けるためにシステム内で測定を実行する必要があります。乱流は、計測および乱流特性評価に使用される楽器は、これらの変更を解決する十分に高い時間分解能を持つ必要がありますので、非常に高周波数の変動を表わします。熱線風速計を小型、堅牢で、有用な結果をもたらすために十分に高速であるために、しばしばこれらの測定に使用されます。このビデオでは、校正熱線風速計プローブを使用して、速度および乱流自由噴流内の異なる位置測定を取得し、乱流場の特性データの基本的な統計分析を実行する方法を示します。

乱流は、速度、圧力、および渦度など流れの変数のランダムな変動を高によって証明されることができます。これらの変動は、乱流の測定に見られる高周波振動が実際の物理的な影響から、流れ場中のコヒーレント運動とランダムな電子ノイズの結果ではなく非線形相互作用の結果です。乱流の古典的な説明は、流れの変数の平均値と時間と彼らの対応する変動を決定します。たとえば、平均速度、上で示されたバー、測定時間をかけて瞬時速度を統合し、統合ドメインのサイズによってスケーリングであります。などデジタル集録システムから離散測定の場合積分を数値的に解決されなければなりません。平均速度が検出されたら、時間依存性変動と素数で示される速度を生成する元の信号から減算することができます。これらの定義から変動場の平均がゼロであることを示すには簡単です。その結果、変動場のより適切な統計的の記述子が必要です。非常に一般的な指標は、二乗平均平方根または変動の RMS です。このメトリックは、統合する前に、変数が平方され、結果の平方根を取得ことを除いて、平均に似ています。乱流強度は速度の RMS によって与えられるし、この測定値は、次のセクションで自由噴流の実証されます。自由噴流の平均速度は、ジェット、ジェットに周囲の空気の巻き込みによる伝達とを滑らかにする最初のフラット トップ プロファイルを持っています。この同調も span-wise ジェット下流結果伝達、ジェットの拡大の流れを広めるためジェットの線形運動量が発生します。ジェット間の相互作用の領域と混合層と呼ばれる周囲の空気とジェットとして中心線に向かって成長するこの地域下流に移動します。これは角柱まわりの方向にジェットの出口と混合層が中心線に到達する点で区切られている潜在的なコアとして知られているジェット内の領域を残します。潜在的なコアは、周囲の環境との相互作用に影響されていない領域です。中心線上に潜在的なコアを下流ジェットの出口の幅の約 4 倍に拡張します。乱流測定の基本を理解している、これを使用して自由噴流を特徴付ける方法を見てみましょう。

セットアップを開始する前に、施設のレイアウトと安全手順に精通します。熱線風速計の校正に使用された同じフロー システムでこの実験を実行され、データ集録システムは、同じ方法でセットアップをする必要があります。データ集録ソフトウェアのサンプリング レートを 500 ヘルツと 5,000 サンプルの合計に設定します。定数 n, A と B は、キャリブレーションから決定される値を一致するように更新します。フロー機能が設定されました。19.05 ミリメートルまたはインチの四分の三にスリット幅を設定しの翻訳ジェットの縮みに熱線出口からスリット幅の 1.5 倍に調整スペーサーを使用します。スリット上の風速計を皮切りに、オシロ スコープで信号最小変動に達するまで高さを下げます。ジェットの中心線に相当するこの垂直方向の位置を記録します。戻るまで最大であり、この位置がジェットの上部せん断層に対応する信号の変動風速を翻訳します。流速が最大化し、フロー機能をオンに、スタックに空白のオリフィスを挿入します。定常流が確立されると、データ集録システムを使用して、ジェットでこの時点で平均的な速度と乱れ強度を測定、これらの値を記録します。今 2 ミリで span-wise 風速を移動し、平均速度および乱れの強さを再度測定します。2 ミリずつ、風速を下げることと、両方の測定で顕著な変化がなくなるまで計測を続けます。最終的な高さを記録した後それが同じ距離で中心線を下回るまでダウン、風速計を変換します。測定を行うと、風速が中心線に戻ってまでの翻訳を再開します。完了したら、下流ジェットの出口からスリット幅の 3 倍まで、風速計を変換します。最初の場所で使用する同じ手順を実行この新しい角柱まわりの位置に jet プロファイルの測定を取る。ジェットの出口からスリット幅 6 と 9 回でジェット機のプロフィールのあなたの測定を繰り返します。測定が完了したら後、は、フロー機能をシャット ダウンします。

あなたのデータを見てみましょう。各角柱まわりの位置・ スパン点のシリーズで撮影した乱れの平均速度の測定があります。まず平均速度をスパンの位置の関数としてプロットします。中央の行の値で値をスケールおよび 50% のしきい値は、必要に応じて補間曲線と交わるポイントを見つけます。これらのポイントは、ジェットの幅この角柱まわりの位置でデルタを定義します。差分を取ることによって幅を計算します。この場合、幅は約 21.5 ミリです。今平均センター線速度とジェットの幅別のストリーム ライン位置を比較します。センター回線速度は潜在的なコアのための出口からスリット幅の約 4 倍までは基本的には変わりませんが、この距離を超えて減少します。距離とジェットの幅の増加は、周囲の空気が流入、ジェットの線形運動量のスパンの広がりを表しています。スパンの位置の関数として乱流強度をプロットします。以来、噴流と周囲の環境との境界で起こる混合、乱れの中心線からピークします。

乱流は、科学や工学アプリケーションでユビキタスです。換気、暖房、エアコンなどのエンジニア リング アプリケーションで査定、ダクトと半径方向速度分布を取得するトラバースに導入されたポータブル熱線プローブを使用する一般的です。この情報は、どちらかその適切な運営を確保するか、正常に機能しないシステムのトラブルシューティングし、その操作を妨げている問題を解決する流れの新しくインストールされたシステムのバランスをとるエンジニアによって使用されます。乱流の力をスタンドに新しいの地上、空中、または海洋の車や構造物を設計する際、風や水のトンネルで現実的なフロー条件下でそのパフォーマンスをテストする必要は。大気や海洋で発生する乱流の条件をシミュレートするには、受信フローはフローの大幅な変動を導入、アクティブまたはパッシブのグリッドで邪魔できます。車や構造物調査の下では、乱流によって導入された負荷の対処方法を測定する風や水のトンネルのテスト セクションでマウントできます。これらの測定は直接測定結果の空力バランスをドラッグし、揚力可能です。また、トンネルのテスト モデルの周りの速度は、パフォーマンスに関する重要な情報を与える可能性があります。この特性には、風洞の熱線風速計は通常なされます。

ゼウスの乱流測定入門を見てきただけ。今測定し、流れプロファイルおよび乱れの強さを評価する熱線風速計を配置する方法を理解する必要があります。見ていただきありがとうございます。

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