Výzkumné centrum aerodynamiky UTA - UTA Aerodynamics Research Center

University of Texas at Arlington Aerodynamics Research Center (ARC) je zařízení umístěné v jihovýchodní části kampusu provozované pod ministerstvem strojního a leteckého inženýrství. Byla založena v roce 1986 jako součást expanze UTA Vysoká škola inženýrská. ARC přispívá k vizi UTA a University of Texas System transformovat univerzitu na plnohodnotnou výzkumnou instituci. Představuje výzkumné činnosti v oblasti aerodynamiky na UTA a ve své historii se etablovalo jako jedinečné zařízení na univerzitní úrovni. The aerodynamické tunely a zařízení v zařízení byly postaveny hlavně průzkumem a modernizací vyřazeného zařízení z vlády a průmyslu. V současné době magisterský a Ph.D. studenti provádějí výzkum v oblasti vysokorychlostní dynamiky plynů, pohonu (včetně Pulzní detonační motory ), a Výpočetní dynamika tekutin mimo jiné projekty týkající se aerodynamiky.

Dějiny

Vývoj ARC začal v roce 1975 jako snaha vyvinout rázovou trubici pro experimentální výzkum v oblasti výroby magnetohydrodynamické energie (MHD). Současně technická akreditační rada doporučila, aby oddělení leteckého inženýrství (které se od té doby sloučilo zpět do oddělení strojního a leteckého inženýrství) mělo mít schopnost využívat vysokorychlostní aerodynamický tunel. Ohřívač elektrického oblouku byl odeslán do UTA, ale byl uskladněn z důvodu nedostatku finančních prostředků na získání podpůrného vybavení nezbytného pro jeho provoz. V roce 1976 navštívili dva profesoři jak AEDC, tak NASA Marshall Space Flight Center v Huntsville v Alabamě, aby viděli jejich transonic Ludwieg trubice zařízení. Myšlenkou bylo vybudování menší verze aerodynamického tunelu na UTA, ale při prohlídce zařízení AEDC bylo zjištěno, že jeho trubka Ludwieg byla nedávno vyřazena z provozu. Ludwiegova trubice byla vyvinuta jako prototyp konceptu letectva pro Národní program rozvoje transonálních zařízení, ale nedávno bylo učiněno rozhodnutí postavit NTF ve výzkumném středisku NASA Langley Research Center pomocí jejich konceptu kryogenního tunelu. Profesoři vtipně řekli projektovému manažerovi AEDC, aby zvážil darování trubice společnosti UTA, což bylo bráno jako vážná nabídka. Trubka Ludwieg byla prohlášena za vládní přebytek a byla věnována UTA, přičemž se objevila u železniční hlavy v Arlingtonu v Texasu na třech plochých vozech.

Držba zařízení na výrobu trubek Ludwieg přilákala lukrativní granty, které se staly logistickým problémem, protože společnost UTA byla poté zapojena do významného stavebního programu, který zahrnoval rekonstrukci strojírenské budovy, do které měl být tunel naplánován. To by znamenalo období několika let skladování a stovek tisíc dolarů ztracených grantů. Řešením tohoto problému byla výstavba provizorního zařízení v prvním patře nově postavené inženýrské budovy. Toto zařízení bylo umístěno pod kanceláří děkana Vysoké školy inženýrské, který okamžitě změnil dočasné zařízení na trvalou budovu, když uslyšel, jak hlasitá je Luwiegova trubice. Jakmile byl navržen koncept stálé budovy, bylo přidáno několik nových aerodynamických tunelů a zařízení. V roce 1985 byl velký kompresor umístěn na Výzkumné centrum NASA Ames byly k dispozici a byly darovány UTA. Tento pětistupňový kompresor Clark byl dimenzován na 3000 psi, 2 000 cfm a byl poháněn motorem o výkonu 1250 hp. Celková spotřeba energie během provozu při plném zatížení přesahuje 1,6 MW. Přemístění kompresoru do nové budovy s přidruženým vybavením stálo téměř 500 000,00 $. Celá budova byla postavena kolem kompresoru v roce 1986 a od té doby došlo k dalšímu vývoji, který zahrnuje konstrukci nadzvukový a nadzvukový zařízení.

Laboratoř nízkorychlostního větrného tunelu

Nízkorychlostní větrný tunel je uzavřený okruh s nepřetržitým tokem a pohonem s proměnnou frekvencí 100 hp. Zkušební část měří 0,6 krát 0,9 metru a je schopná proudit rychlostí až 50 m / s. Je vybaven 3 a 6komponentními silovými váhami a systémem multiplexovaného sběru dat na bázi PC. K dispozici je také vizualizace kouře. Pomocný vysokotlaký přívod vzduchu umožňuje použít tunel pro studie tryskání a vyfukování povrchu.

Větrný tunel Transonic s vysokým Reynoldsovým číslem v trubici Ludwieg

Výška Reynoldsovo číslo transonic Větrný tunel Ludwieg má testovací část porézní stěny, která měří 19,5 krát 23,2 cm (9 palců). Jedná se o impulsní zařízení s dobou chodu asi 120 ms. The Machovo číslo rozsah je 0,5–1,2 a Reynoldsův číselný rozsah je 4–40 milionů / metr. Extrémně vysoká schopnost Reynoldsova čísla umožňuje simulaci aerodynamiky rotoru v plném rozsahu. Tunel má nízkou úroveň turbulence s fluktuacemi tlaku volného proudu pouze 1 procento efektivní hodnoty. Má 5komponentní rovnováhu.

Nadzvukový větrný tunel

The nadzvukový aerodynamický tunel je odkalovací tunel vybavený tryskou s proměnným Machovým číslem. Větrný tunel byl vyvinut interně, s výjimkou darování trysky společností LTV (v současné době raketa Lockheed Martin a řízení palby). Aktuální dosažitelný rozsah Machových čísel je 1,5 až 4,0, přičemž Reynoldsova čísla jsou mezi 60 a 140 miliony na metr. Průřez zkušebního průřezu je 6 x 6,5 palce. Maximální objem předřazené skladovací nádrže je 24,5 metrů krychlových při 700 psig.[1]

Hypersonický šokový tunel

Hypersonický šokový tunel je další impulzní zařízení s dobou běhu 0,5 až 5,0 ms. Tunel má zkušební část o průměru 0,44 metru o délce 1 metr. Inviscidní jádro je 0,17 m při Mach 8. Je schopné testovat při Machových číslech od 5 do 16 a Reynoldsových číslech od 100 do 20 milionů na metr. Tunel lze upravit tak, aby vyhovoval detonačnímu pohonu pomocí směsi vodíku, kyslíku a hélia. To bylo dokončeno v roce 1991 a vedlo k grantu ve výši 1 000 000 USD na vytvoření Centra pro hypersonický výzkum NASA / UTA v letech 1993 až 1998.

Obloukový vyhřívaný tunel

Klíčovou součástí obloukového vyhřívaného větrného tunelu je elektrický obloukový ohřívač o výkonu 2 MW. Zkušební část je 10,3 cm (4 palce) a má délku 91,4 cm (36 palců). Používá se k výrobě nadzvukových proudů extrémně horkého plynu. Plyn protékající obloukovým ohřívačem se ohřívá silným elektrickým obloukem, aby se vytvořil proud plynu s objemovými teplotami v rozmezí od 3000 do 5000 K. Zařízení je založeno na obloukovém ohřívači Thermal Dynamics F-5000, darovaném od USAF Arnold Engineering Development Centrum. Zařízení dále sestává ze systémů pro vstřikování dusíku, chlazení vodou, vytváření vakua a příčné sondy, jakož i monitorování a ochranu zařízení.

Objemový celkový výkon entalpie se pohybuje od 4000 do 5800 kJ / kg, který je řízen úpravami výstupního napájecího proudu a rychlosti vstřikování plynu do ohřívače oblouku. Ohřívač oblouku může být konfigurován tak, aby produkoval velmi špičkové rozložení entalpie přes výstup trysky, což může poskytnout místní celkové entalpie zhruba dvojnásobek průměrné úrovně objemu. Provoz zařízení prokázal hmotnostní průtoky od 0,07–0,18 kg / s. Odpovídající maximální doba chodu je 90–200 s. Maximální provozní tlak pro elektrický oblouk je 20 atmosfér. Ejektorové čerpadlo poháněné stlačeným vzduchem zajišťuje vakuové podmínky v nádobě zkušebního úseku během zkušebních jízd. Ejektorové čerpadlo vyprodukovalo tlak v testovací sekci až na 4,5 kPa (0,65 psia), aniž by běžel ohřívač oblouku. K dispozici je mechanické vakuové čerpadlo, které zajišťuje vysoké počáteční vakuum ve vakuové nádrži 4,25 kubického metru. Vakuová schopnost zařízení umožňuje použití trysek s velkým expanzním poměrem s elektrickým ohřívačem. Programovatelný 3osý traverzový systém umožňuje provádět průzkumy sond v prostoru o šířce 20 cm, délce 23 cm a hloubce 30 cm (8 x 9 x 12 palců). Tento systém lze použít také k připojení modelů nebo testovacích článků.[2]

Fakulta

  • Luca Maddalena, Ph.D. - Řediteli
  • Frank K. Lu, Ph.D., P.E. - Bývalý ředitel
  • Donald R. Wilson, Ph.D., P.E. - bývalý ředitel, 1986–1993

Viz také

Reference

  1. ^ <„Supersonic Wind Tunnel“. Citováno 2007-08-13.
  2. ^ <"Arc-Heater". Citováno 2007-08-13.

externí odkazy