Аэродинамическая труба программа: RWIND Simulation | Моделирование виздействий ветра (аэродинамическая труба)

Аэродинамическая труба программа: RWIND Simulation | Моделирование виздействий ветра (аэродинамическая труба)

Виртуальная аэродинамическая труба xflr 5 с нуля шаг за шагом (по мотивам горе-документации) ( mikele _ p @ mail 333 com ) кемерово 15 апреля 2009г — Литература

Виртуальная аэродинамическая труба XFLR5 с нуля шаг за шагом

(по мотивам горе-документации)

Подкур М.Л. (mikele_p@mail333.com),

Кемерово, 15 апреля 2009г.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие 2

Теория 2

Обтекание тел воздушным потоком 2

Крыло и его назначение 3

Геометрические характеристики крыла 3

Средняя аэродинамическая хорда крыла 6

Лобовое сопротивление крыла 7

Аэродинамическое качество крыла 8

Влияние на аэродинамическое качество угла атаки. 8

Построение аэродинамических характеристик крыла и самолета 9

Поляра крыла 9

Поляра самолета 10

Перемещение центра давления крыла и самолета 10

Краткий вывод 11

Описание XFLR5 12

Первый запуск XFLR5 13

Программа непосредственной разработки профилей (Foil Direct Design) 14

Обратная разработка профилей (XFoil Inverse Design) 15

Непосредственный анализ профилей (XFoil Direct Analysis) 16

Анализ единичных поляр 17

Групповой анализ поляр 19

Разработка и анализ крыльев(Wing Design) 20

Определение геометрии крыла 21

Определение фюзеляжа модели 24

Определение аэродинамической схемы модели 25

Определение и расчет неуправляемых поляр модели 26

Определение и расчет управляемых поляр модели 29

Анализ летных характеристик 31

Модель крыла 31

Модель самолета 36

Проектирование модели 36

Первичная настройка модели 39

Анализ качества модели 40

Подбор центра тяжести 41

Подбор параметров горизонтального оперения 41

Подбор профиля крыла 42

Скорость полета 43

Литература 44

Предисловие

Каждый, наверно, по-своему приходит к вопросу: «Почему же моя замечательно построенная модель так плохо летает?» Я к этому вопросу пришел после того, как абсолютно не смог справиться со своей (к тому моменту третьей) моделью истребителя времен второй мировой ЛаГГ-3, расколотив его в клочья в течение первых десяти секунд полета. А также вспоминая все «летные качества» предыдущих моих моделей.

Окольными путями было выяснено, что аэродинамический расчет можно делать с помощью программы виртуальной аэродинамической трубы XFLR5 для анализ профилей и крыльев работающих при малых числах Рейнольдса (/xflr5.htm), созданной на базе XFoil, как и программа Profili2. Скачав ее с сайта вместе с «документацией» и запасясь изрядной долей терпения, я решил, во что бы то ни стало, выжать из нее толк, т.к. не осталось у меня больше желания в считанные секунды отправлять на тот свет месяц-другой кропотливой работы. Как оказалось, даже на Английском нет нормальной пользовательской документации, а уж если еще и не быть «в теме» зарубежных терминов аэродинамики, то изучать официальные инструкции совсем становится грустно.

Предназначена эта статья тем моделистам, которые по тем или иным причинам не могут разобраться в документации на английском языке. То, что мне с моим небогатым знанием аэродинамики удалось выжать из «горе-документации» я сейчас и расскажу. Надеюсь, это поможет Вам делать хорошо выглядящие и хорошо летающие модели.

При прочтении советую запоминать приведенные мной в тексте расшифровки используемых в XFLR5 обозначений аэродинамических коэффициентов и значений, т.к. далеко не везде перевод полного названия можно сопоставить с Русскими обозначениями.

Теория

Программа XFLR5 нужна для того, чтобы продувать создаваемые модели в виртуальной аэродинамической трубе. Совсем не хочу глубоко вдаваться в теорию, но видимо придется, т.к. без знания аэродинамики с этой программой разбираться бесполезно хотя бы потому, что полученные результаты нужно оценивать, осознавая, что делаешь. Основные моменты, безжалостно надерганные из книги.

Обтекание тел воздушным потоком

При обтекании твердого тела воздушный поток подвергается деформации, что приводит к изменению скорости, давления, температуры и плотности в струйках потока. Наличие различных по величине давлений у поверхности твердого тела приводит к возникновению аэродинамических сил и моментов.

Распределение этих сил зависит от характера обтекания тела, его положения в потоке, конфигурации тела. Видимую картину обтекания тел воздушным потоком принято называть аэродинамическим спектром. (Рис. 1).

Рис. 1 Аэродинамический спектр удобообтекаемого тела

Величины давлений на поверхности для различных тел определяют в лабораториях путем продувки в аэродинамических трубах. Полученные значения давлений для каждой точки наносят на специальные графики (Рис. 2) Кроме сил давления, на поверхность крыла по касательной к ней действуют силы трения, которые обусловлены вязкостью воздуха и целиком определяются процессами, происходящими в пограничном слое.

Суммируя распределенные по поверхности крыла силы давления и трения, получим равнодействующую силу, которая называется полной аэродинамической силой.

Точка приложения полной аэродинамической силы на хорде профиля крыла называется центром давления.

Рис. 2 Распределение давлений по профилю крыла

Крыло и его назначение

Крыло самолета предназначено для создания подъемной силы, необходимой для поддержки самолета в воздухе.

Аэродинамическое качество крыла тем больше, чем больше подъемная сила и меньше лобовое сопротивление.

Подъемная сила и лобовое сопротивление крыла зависят от геометрических характеристик крыла. Геометрические характеристики крыла в основном сводятся к характеристикам крыла в плане и характеристикам профиля крыла.

Геометрические характеристики крыла

Геометрические характеристики крыла сводятся в основном к характеристикам формы крыла в плане и к характеристикам профиля крыла. Крылья современных самолетов по форме в плане могут быть (Рис. 3): эллипсовидные (а), прямоугольные (б), трапециевидные (в), стреловидные (г) и треугольные (д)

Рис. 3 Формы крыльев в плане

Рис. 4 Угол поперечного V крыла

Рис. 5 Геометрические характеристики крыла

Форма крыла в плане характеризуется размахом, площадью удлинением, сужением, стреловидностью (Рис. 5) и поперечным V (Рис. 4)

Размахом крыла L называется расстояние между концами крыла по прямой линии.

Площадь крыла в плане S

кр ограничена контурами крыла.

Удлинением крыла  называется отношение размаха крыла к средней хорде

Сужением крыла  называется отношение осевой хорды к концевой хорде

Углом стреловидности называется угол между линией передней кромки крыла и поперечной осью самолета.

Углом поперечного V крыла называется угол между поперечной осью самолета и нижней поверхностью крыла (Рис. 4).

Профилем крыла называется форма его поперечного сечения. Профили могут быть (Рис. 6): симметричными и несимметричными.

Основными характеристиками профиля являются: хорда профиля, относительная толщина, относительная кривизна (Рис. 7).

Хордой профиля b называется отрезок прямой, соединяющий две наиболее удаленные точки профиля.

Рис. 6 Формы профилей крыла

1 — симметричный; 2 — не симметричный; 3 — плосковыпуклый; 4 — двояковыпуклый; 5 — S-образный;6 -ламинизированный; 7 — чечевицеобразный; 8 — ромбовидный; 9 — видный

Рис. 7 Геометрические характеристики профиля:

b — хорда профиля; С_макс — наибольшая толщина; f_макс — стрела кривизны; х_с— координата наибольшей толщины

Рис. 8 Углы атаки крыла

Рис. 9 Полная аэродинамическая сила и точка ее приложения

R — полная аэродинамическая сила; Y — подъемная сила; Q — сила лобового сопротивления; - угол атаки; q — угол качества

Относительной толщиной профиля с называется отношение максимальной толщины С_макc к хорде, выраженное в процентах:

Положение максимальной толщины профиля Х_c выражается в процентах от длины хорды и отсчитывается от носка

Относительной кривизной профиля f называется отношение максимальной кривизны f к хорде, выраженное в процентах.

Средняя аэродинамическая хорда крыла

Вращательное движение самолета в полете совершается вокруг его центра тяжести. Положение центра тяжести, как правило, ориентируется относительно средней аэродинамической хорды крыла.

Средней аэродинамической хордой крыла (САХ) называется хорда такого прямоугольного крыла, которое имеет одинаковые с данным крылом площадь, величину полной аэродинамической силы и положение центра давления (ЦД) при равных углах атаки (Рис. 10).

Рис. 10 Средние аэродинамические хорды крыльев

Величина и координаты САХ для каждого самолета определяются в процессе проектирования и указываются в техническом описании.

Аэродинамическая сила самолета создается крылом и приложена в центре давления. Центр давления и центр тяжести, как правило, не совпадают и поэтому образуется момент сил. Величина этого момента зависит от величины силы и расстояния между ЦТ и центром давления, положение которых определяется как расстояние от начала САХ, выраженное в линейных величинах или в процентах длины САХ.

Рис. 11 Положение центра тяжести самолета

Лобовое сопротивление крыла

Лобовое сопротивление — это сопротивление движению крыла самолета в воздухе. Оно складывается из профильного, индуктивного и волнового сопротивлений:

Х_кр=Х_пр+Х_инд+Х_В. (2.8)

Волновое сопротивление рассматриваться не будет, так как возникает на скоростях полета свыше 450 км/ч.

Профильное сопротивление слагается из сопротивления давления и сопротивления трения:

Х_пр=Х_Д+Х_тр .(2.9)

Сопротивление давления — это разность давлений перед и за крылом. Чем больше эта разность, тем больше сопротивление давления. Разность давлений зависит от формы профиля, его относительной толщины и кривизны (Рис. 12, на рисунке обозначено С_х — коэффициент профильного сопротивления).

Рис. 12 График зависимости профильного сопротивления от толщины профиля

Сопротивление трения возникает вследствие проявления вязкости воздуха в пограничном слое обтекающего профиля крыла. Величина сил трения зависит от структуры пограничного слоя и состояния обтекаемой поверхности крыла (его шероховатости).

Рис. 13 Обтекание крыла конечного размаха

Для уменьшения сопротивления трения при подготовке самолетов к полету необходимо сохранять гладкость поверхности крыла и частей самолета, особенно носка крыла.

Индуктивное сопротивление — это прирост лобового сопротивления, связанный с образованием подъемной силы крыла. При обтекании крыла невозмущенным воздушным потоком возникает разность давлений над крылом и под ним В результате часть воздуха на концах крыльев перетекает из зоны большего давления в зону меньшего давления (Рис. 13).

Поток воздуха перетекает с нижней поверхности крыла на верхнюю и накладывается на воздушный поток, набегающий на верхнюю часть крыла, что приводит к образованию завихрений массы воздуха за задней кромкой, т. е. образуется вихревой жгут.

Рис. 14 Отклонение воздушного потока вниз, вызванное вихревым шнуром

Такое движение воздушных масс сообщает воздушному потоку, обтекающему крыло, дополнительную скорость, направленную вниз. При этом любая часть воздуха, обтекающая крыло со скоростью V, отклоняется вниз со скоростью U. Угол , на который отклоняется поток воздуха, обтекающий крыло со скоростью V, наведенной вертикальной скоростью U, называется углом скоса потока (Рис. 14).

Поэтому благодаря скосу потока истинный угол атаки _ист крыла в каждом его сечении будет отличаться от геометрического или кажущегося угла атаки _каж на величину  (Error: Reference source not found):

Аэродинамическое качество крыла

С точки зрения аэродинамики наиболее выгодным будет такое крыло, которое обладает способностью создавать возможно большею подъемную силу при возможно меньшем лобовом сопротивлении. Для оценки аэродинамического совершенства крыла вводится понятие аэродинамического качества крыла.

Аэродинамическим качеством крыла называется отношение подъемной силы к силе лобового сопротивления крыла на данном угле атаки

Чем больше аэродинамическое качество крыла, тем оно совершеннее.

Влияние на аэродинамическое качество угла атаки.

По известным значениям аэродинамических коэффициентов С_у и С_х для различных углов атаки строят график К = f () (Рис. 15). Из графика видно, что с увеличением угла атаки до определенной величины аэродинамическое качество возрастает. При некотором угле атаки качество достигает максимальной величины К_макс. Этот угол называется наивыгоднейшим углом атаки, _наив.

На угле атаки нулевой подъемной силы _о где С_у=0 аэродинамическое качество будет равно нулю.

Рис. 15 График зависимости аэродинамического качества от угла атаки

Построение аэродинамических характеристик крыла и самолета

Поляра крыла

Для различных расчетов летных характеристик крыла особенно важно знать одновременное изменение С_у и С_х в диапазоне летных углов атаки. Для этой цели строится график зависимости коэффициента С_у от С_х, называемый полярой.

Для построения поляры для данного крыла, крыло (или его модель) продувается в аэродинамической трубе при различных углах атаки. При продувке для каждого угла атаки аэродинамическими весами замеряются величины подъемной силы Y и силы лобового сопротивления Q.

Название «поляра» объясняется тем, что эту кривую можно рассматривать как полярную диаграмму, построенную на координатах коэффициента полной аэродинамической силы С_R и , где — угол наклона полной аэродинамической силы R к направлению скорости набегающего потока (при условии, если масштабы С_у и С_х взять одинаковыми).

Рис. 16 Принцип построения поляры крыла

Если из начала координат (Рис. 16), совмещенного с центром давления профиля, провести вектор к любой точке на поляре, то он будет представлять собой диагональ прямоугольника, стороны которого соответственно равны С_yи С_х.

Зависимость лобового сопротивления и коэффициента подъемной силы от углов атаки и есть так называемая поляра крыла.

Угол нулевой подъемной силы _о находится на пересечении поляры с осью С_х. При этом угле атаки коэффициент подъемной силы равен нулю (С_y= 0).

Критический угол атаки _крит. При увеличении угла атаки крыла выше критического подъемная сила начинает резко уменьшаться. Для определения критического угла атаки необходимо провести касательную к поляре, параллельную оси С_х. Точка касания и будет соответствовать _крит.

Поляра самолета

Одной из основных аэродинамических характеристик самолета является поляра самолета. Ранее было установлено, что коэффициент подъемной силы крыла С_y равен коэффициенту подъемной силы всего самолета, а коэффициент лобового сопротивления самолета для каждого угла атаки больше С_х крыла на величину С_{х вр}, т. е.

Поэтому поляру самолета можно получить путем прибавления величины С_{х вр} к С_х крыла на поляре крыла для соответствующих углов атаки. Поляра самолета будет при этом сдвинута вправо от поляры крыла на величину С_{х вр} (Рис. 17).

Определение аэродинамических характеристик и характерных углов атаки по поляре самолета производится так же, как это делалось на поляре крыла.

Рис. 17 Поляры крыла и самолета

Перемещение центра давления крыла и самолета

Центром давления крыла называется точка пересечения равнодействующей аэродинамических сил с хордой крыла.

Положение центра давления определяется его координатой Х_Д — расстоянием от передней кромки крыла, которое может быть выражено в долях хорды

Направление действия силы R определяется углом , образуемым с направлением невозмущенного воздушного потока (Рис. 18, а). Из рисунка видно, что

(2.25)

где К — аэродинамическое качество профиля.

Рис. 18 Центр давления крыла и изменение его положения в зависимости от угла атаки

Положение центра давления зависит от формы профиля и угла атаки. На Рис. 18, б показано, как изменяется положение центра давления в зависимости от угла атаки для профилей самолетов Як 52 и Як-55, кривая 1 -для самолета Як-55, кривая 2-для самолета Як-52.

Из графика видно, что положение ЦД при изменении угла атаки у симметричного профиля самолета Як-55 остается неизменным и находится примерно на 1/4 расстояния от носка хорды.

При изменении угла атаки изменяется распределение давления по профилю крыла, и поэтому центр давления перемещается вдоль хорды.

Рис. 19 Перемещение центра давления крыла самолета Як-52 при изменении угла атаки

При несколько большем угле атаки силы давления, направленные вверх, больше силы, направленной вниз, их равнодействующая Y будет лежать за большей силой (II), т. е. центр давления окажется расположенным в хвостовой части профиля. При дальнейшем увеличении угла атаки местонахождение максимальной разности давлений передвигается все ближе к носовой кромке крыла, что, естественно, вызывает перемещение ЦД по хорде к передней кромке крыла (III, IV). Наиболее переднее положение ЦД при критическом угле атаки кр= 18° (V).

Краткий вывод

Из этой небольшой части теории видно, что речь пойдет о совсем немногих характеристиках крыла и самолета: подъемной силе, лобовом сопротивлении и моменте вращения вокруг центра тяжести. А зависеть эти параметры будут тоже от величин: скорости потока, угла атаки, веса модели и взаимного расположения несущих поверхностей и элементов фюзеляжа. Следует учесть, что это будут не только коэффициенты этих сил, но и сами значения сил для конкретной модели.

Таким образом, зная все эти зависимости, мы сможем оценить такие важные параметры, как: скорость срыва потока с крыла при определенной нагрузке и продольную устойчивость.

Аэротруба Butterfly в Санкт-Петербурге – активное развлечение

г. Санкт-Петербург, ЗЕЛЕНОГОРСК, Приморское ш., д. 536

КАК К НАМ ДОБРАТЬСЯ

НА АВТОМОБИЛЕ:

Если Вы пользуетесь Яндекс. Навигатором, то просто введите в поиске «Аэротруба Butterfly».

Если Вы едете с юга или центра города — рекомендуем воспользоваться Западным Скоростным Диаметром, тогда дорога до аэротрубы займет у Вас в несколько раз меньше времени. Например, от центра города до Зеленогорска — около 40 минут.

По Приморскому шоссе

После въезда в Зеленогорск доезжаем до флагов отеля «Терийоки» (по левую руку) и около них сразу поворачиваем налево на Пляжевую улицу. Первые открытые ворота в парк- наша парковка.

По Зеленогорскому шоссе

После въезда в Зеленогорск доезжаем до первого светофора, поворачиваем налево на пр.Ленина. Доезжаем до Приморского шоссе и поворачиваем налево (около главного входа в Зеленогорский Парк). Едем вдоль забора Зеленогорского Парка 250 метров и около Казанской церкви поворачиваем направо под акру «Парк-Отель».

МАРШРУТЫ ОБЩЕСТВЕННОГО ТРАНСПОРТА:

От Санкт-Петербурга:

а) Электропоезда от Финляндского вокзала и от ж/д станции Удельная до станции Зеленогорск (около 1 часа 20 минут)

б) Маршрутное такси: (время в пути 60 минут)

№ 400 от ст. метро «Площадь Ленина»

№ 305 от ст. метро «Старая Деревня»

№ 680 от ст. метро «Проспект Просвещение»

№ 827 от ст. метро «Проспект Просвещение» (остановка автобуса в ТЦ «Мега»)

От Зеленогорска:

а) Маршрутное такси: № 305 от вокзала до остановки «ЗПКиО» (около 5 минут)

б) Автобусы: № 213, 319, 420 от вокзала до остановки «ЗПКиО» (около 10 минут)

Virtual Wind Tunnel

Программная система для быстрого и точного моделирования обтекания автомобилей воздушным потоком

HyperWorks Virtual Wind Tunnel отличается эффективным использованием нескольких технологий Altair, включая современные методы создания конечно-элементной сетки и моделирование динамики жидкости с высокой точностью, и интуитивно понятными, автоматизированными и рационализированными рабочим процессом и пользовательским интерфейсом. Благодаря этим особенностям HyperWorks Virtual Wind Tunnel позволяет провести оценку внешних аэродинамических характеристик автомобиля на новый уровень точности и скорости.

Моделирование обтекания внешним потоком играет важную роль в проектировании современных транспортных средств. Расход топлива, устойчивость транспортного средства, охлаждение двигателя, шум внутри салона автомобиля и эффективность работы стеклоочистителей – все это зависит от аэродинамических сил, воздействующих на движущийся автомобиль. Моделирование потока в аэродинамической трубе с применением методов вычислительной гидродинамики (CFD) позволяет инженерам изучать аэродинамические нагрузки. Использование этих методов также позволит сократить число необходимых натурных экспериментов в процессе разработки нового транспортного средства.

Конечно-элементная модель для расчета в Virtual Wind Tunnel	Визуализация потоков воздуха, обтекающих автомобиль и смоделированных в системе Virtual Wind Tunnel

В основе нового программного обеспечения лежит AcuSolve, CFD-решатель Altair, который был выбран за его скорость, масштабируемость, надежность и точность. Передовые технологии моделирования турбулентности AcuSolve позволяют HyperWorks Virtual Wind Tunnel быстро и точно прогнозировать поле обтекания и срыв потока для статических и переменных во времени процессов. Лучшее в своем классе решение для моделирования взаимодействия жидкости и твердого тела от AcuSolve делает доступным более реалистичное и полностью автоматическое моделирование аэродинамической трубы.

Еще одно преимущество HyperWorks Virtual Wind Tunnel заключается в использовании современных методов создания КЭ сетки. Программная система Virtual Wind Tunnel предлагает пользователю полностью автоматизированный  инструмент для построения сетки с учетом важнейшего в аэродинамике пограничного слоя. Создание объемной КЭ сетки для аэродинамического анализа автомобиля – включая наружние элементы шасси, обвес и создание пограничного слоя – может быть полностью выполнено менее чем за два часа. CFD решатель, лежащий в основе HyperWorks Virtual Wind Tunnel, достаточно нетребователен к геометрии конечных элементов элементов, в нем предусмотрена дополнительная возможность работы с элементами, близкими к вырожденным, генерирование которых практически неизбежно при работе со сложной геометрией. Гибкость решателя исключает трудоемкий этап оптимизации сетки, значительно сокращая время, необходимое расчетчику для ее создания.

Преимущества использования Virtual Wind Tunnel

Создание конечно-элементной сетки:
* Возможность задать уровень «мелкости» сетки
* Возможность определения зон/объёмов для автоматического уменьшения размеров элементов (refinement)
* Доступные пользователю настройки для построение сетки пограничного слоя
* Построение сетки пограничного слоя только в необходимых зонах, что позволяет уменьшить общее количество элементов в модели
* Прогрессивные методы построения сетки пограничного слоя для работы со сложной геометрией

Настройки модели:
* Возможность задания вращения колес, зон радиаторов
* Опция задания движущейся платформы в аэродинамической трубе
* Автоматическое вычисление площади миделя

Решатель:
* Наличие всех лучших решений от AcuSolve
* Низкая требовательность к качеству конечных элементов
* Высокие возможности масштабируемости (подобие потоков) даже для КЭ сеток с относительно небольшим количеством узлов
* Моделирование турбулентности

Обработка результатов анализа:
* Автоматическое генерирование отчета, включающее в себя набор результатов для разных расчетных моделей, статистические данные по КЭ сетке, коэффициент лобового аэродинамического сопротивления и т. д.

Узнать больше о возможностях программной системы Virtual Wind Tunnel можно, посмотрев данное видео:

 

Лаборатория «Аэродинамическая труба» | Наука и инновации Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Описание

Аэродинамическая труба – открытого типа, с камерой Эйфеля. Прозрачные стенки камеры обеспечивает реализацию PIV — технологии. Поток воздуха от центробежного вентилятора через теплообменник поступает в обратный канал. Через поворотное колено с лопатками воздух попадает в форкамеру с хонейкомбом, затем через выходное отверстие конфузора диаметром 450 мм подается в камеру Эйфеля и далее на вход в вентилятор.

Труба имеет две особенности:

1. Применение тиристорного привода и реверс вентилятора позволяет вести опыты при скоростях, не превышающих 0,1…0,2 м/с, что существенно меньше, чем в большинстве существующих аналогов.
2. Теплообменник, подключенный к системе холодного водоснабжения, обеспечивает длительную работу трубы на воздухе, практически не меняющем температуру.

Аэродинамическая труба предназначена для комплексного исследования течения и теплообмена моделей, нагреваемых насыщенным водяным паром. В лаборатории в комплекте с аэродинамической трубой работают парогенератор, PIV комплекс полис, система теневой диагностики, информационный комплекс National Instruments и другое современное оборудование.

Цели

Комплексное исследование теплообмена и обтекании тел различной формы с использованием уникальной технологии градиентной теплометрии, инвазивной и неинвазивной термометрии, PIV и теневой диагностики и других передовых технологий.

Научный задел

•  Впервые в трехмерной постановке и реальном времени исследуется обтекание различных тел и теплообмен на их поверхностях;
• Получены частотные характеристики для местной плотности теплового потока, позволяющие верифицировать результаты численного моделирования;
• Получены новые данные об интенсификации теплообмена на различных поверхностях.

Используемые ресурсы

Градиентные датчики теплового потока, тепловизоры, PIV комплекс ПОЛИС, теневой прибор ИАБ – 451, информационный комплекс National Instruments;в комплекте с аэродинамической трубой работает парогенератор и другое современное технологическое оборудование.

Проекты

• Обтекание одиночного цилиндра со стержнями-турбулизаторами и ребрами,
• исследование теплообмена и обтекания массива с лунками,
• экспериментальный аэродинамический анализ транспортных средств,
• исследование аэродинамических сил крылового профиля

Партнеры и заказчики

• Bosch, ТГК-1,
• Газпром,
• Кингисепский машиностроительный завод,
• Силовые машины,
• Правительство Ленинградской области

Pratt and Miller | InnovMetric Software

Решение

В последнее время компания расширила свои возможности развернутого проектирования, установив решение в области 3D-метрологии PolyWorks® от компании InnovMetric Software, полнофункциональный метрологический программный комплекс, который автоматизирует и оптимизирует многие операции, связанные со сбором и сравнением данных измерений с целью разработки. В Pratt & Miller программное обеспечение PolyWorks используется в целях повышения эффективности программы обратного проектирования для ее совместной с General Motors команды Corvette Racing, победителя чемпионата GT-1.

«Программное решение PolyWorks является ключевым элементом нашей программы обратного проектирования; оно позволяет нам быстро оцифровывать модели и вносить проект в наши программы анализа гораздо быстрее, чем раньше. Это позволяет нам быстрее оценить дизайн, чтобы мы могли сразу внести необходимые изменения в конструкцию и быстрее перейти в производство», — сказал Гэри Пратт, вице-президент Pratt & Miller.

На практике инженеры-конструкторы создают глиняную модель детали автомобильного кузова, например, передней панели. Затем модель сканируется при помощи PolyWorks вместе с лазерным щупом FARO Laser Line, установленным на высокоточной измерительной руке Faro Platinum Arm, который собирает данные о размерах со скоростью до 19 200 точек в секунду.

Размерное сканирование глиняной модели выполняется с помощью модуля IMAlign. После сбора данных г-н Соннен загружает их на свою персональную рабочую станцию, где с помощью PolyWorks|Modeler™ создает точную модель детали. Это программное обеспечение может создавать полигональные модели класса A для трех- и пятиосевых фрезерных операций и аэродинамического моделирования.

Одной из особенностей программного обеспечения PolyWorks|Modeler является полнофункциональный набор инструментов для выравнивания. «Я снова воспользуюсь модулем IMAlign, чтобы сделать оптимальное выравнивание нескольких путей сканирования. Затем я экспортирую выровненные пути сканирования в программный модуль IMMerge, чтобы создать полигональную сетку, которая будет графически определять форму отсканированной детали», — сказал г-н Соннен.

На этом этапе он проходит итеративный процесс, комбинируя модели. Затем комбинированная модель импортируется в модуль IMEdit для исправления несовершенно оцифрованной геометрии с использованием процедур заполнения отверстий на плоской поверхности и на основе кривизны. После этого модель переходит к созданию сети кривых и автоматической подгонке поверхностей NURBS. Методология быстрой обработки поверхности обеспечивает оптимизированные и пригодные для использования поверхности NURBS для программы CAD Unigraphics компании Pratt & Miller.

»LADA Revolution»: все внимание аэродинамике

С 24 ноября в Дирекции по техническому развитию ОАО »АВТОВАЗ» спортивный прототип »Lada Revolution» проходит контрольные испытания по аэродинамике. Место испытаний — полномасштабная аэродинамическая труба. На сегодняшний день это наиболее универсальный метод исследования аэродинамических характеристик, независимо от погодных условий, с высокой точностью и оперативностью.

Автомобиль »LADA Revolution» был сконструирован с учетом результатов аэродинамических испытаний масштабного макета M 1:4. В результате большого цикла проведенных испытаний была оптимизирована конструкция кузова для двух основных гоночных вариантов под »медленные» и »быстрые» трассы.

О программе испытаний спортпрототипа рассказывает начальник бюро аэродинамических испытаний Дирекции по техническому развитию ОАО »АВТОВАЗ» Александр Чернявский:

»i»

— Программа испытаний автомобиля »LADA Revolution» в полномасштабной аэродинамической трубе ДТР предполагает контрольную оценку аэродинамических коэффициентов автомобиля в гоночном одноместном варианте с фиксированным положением заднего антикрыла.

Предварительно были определены площадь фронтального сечения автомобиля, его основные геометрические параметры (длина, ширина, высота, дорожный просвет, углы въезда и съезда, база и колея), необходимые для установки автомобиля в трубе и определения основных аэродинамических коэффициентов.

Далее, после непосредственной установки автомобиля в рабочей части трубы, определяются аэродинамические коэффициенты в зависимости от скорости потока воздуха в диапазоне от 36 до 198 км/ч. Наибольшая максимальная скорость воздушного потока, зафиксированная при испытаниях »LADA Revolution» в аэродинамической трубе, составила 205,5 км/ч.

Следующий этап программы — оценка точности измерений аэродинамических коэффициентов для данного автомобиля, необходимая для последующего анализа различных конструктивных вариантов. Одним из наиболее важных этапов программы является определение аэродинамических коэффициентов в зависимости от угла натекания потока воздуха и получение распределения подъемных сил по передней и задней осям автомобиля. В данном случае мы будем испытывать автомобиль »LADA Revolution» в диапазоне от — 37,5 градусов до + 20 градусов при постоянной скорости потока 144 км/ч. Это очень важные характеристики для настройки спортивного автомобиля.

Следующий большой раздел программы аэродинамических испытаний — визуализация процесса обтекания. Мы используем в своей работе два метода. Первый — это поверхностная визуализация. В данном случае будет применен метод шелковинок, показывающий направление воздушного потока на поверхности кузова. Второй метод — объемная визуализация при помощи плотного белого дыма, создаваемого специальным дымогенератором, показывающего таким образом обтекание потоком воздуха как автомобиля в целом, так и отдельных его элементов (каналы систем впуска и охлаждения двигателя, тормозные каналы, заднее антикрыло, дуга безопасности и т. д.).

По результатам аэродинамических испытаний будет проведен анализ, даны рекомендации для дальнейшего усовершенствования спортпрототипа. Нужно сказать, что автомобили такого класса у нас еще не испытывались, поэтому с »LADA Revolution» в плане аэродинамики очень интересно работать.

»/i»

Группа «АВТОВАЗ» является частью бизнес-подразделения Dacia-LADA в структуре Renault Group. Компания производит автомобили по полному производственному циклу и комплектующие для LADA и Renault. Производственные мощности АВТОВАЗа расположены в Тольятти – АО «АВТОВАЗ», а также в Ижевске – ООО «LADA Ижевск».

Продукция марки LADA представлена в сегментах В, B+, SUV и LCV и состоит из 5 семейств моделей: Vesta, XRAY, Largus, Granta и NIVA. Бренд лидирует на российском автомобильном рынке с долей более 20% и представлен в 17 странах. LADA имеет самую большую официальную дилерскую сеть в России – 300 дилерских центров.

Аэродинамика в строительстве — Комплекс градостроительной политики и строительства города Москвы

17 апреля 2015 года

На территории Национального исследовательского Московского государственного строительного университета (НИУ ФГБОУ ВПО «МГСУ») завершается строительство аэродинамического испытательного комплекса, специализирующегося на объектах строительства. Об этом новом научно-практическом направлении деятельности университета мы попросили рассказать первого проректора МГСУ Олега Егорычева.

​

— Олег Олегович, как возникла идея создания аэродинамической трубы для строительно-архитектурной отрасли?

— Идея создания установки или испытательного полигона для физического моделирования воздействия воздушных потоков на здания и сооружения появилась достаточно давно. Дело в том, что задачи серьезного моделирования не решаются одним методом. В частности, компьютерное моделирование по своей сути отличается от моделирования физического, поэтому, как правило, используется несколько методик, и желательно — принципиально разных.

В последние годы государство начало направлять целевые средства для формирования современной лабораторно-исследовательской базы, и у нашего Университета появилась практическая возможность реализации этого крайне необходимого проекта.

— В нашей стране есть аэродинамические трубы, предназначенные для решения вопросов строительства?

— В Советском Союзе исследованиям в сфере влияния ветровых потоков на достаточно большие модели (здания и комплексы зданий, большепролетные конструкции мостов, другие инженерные сооружения), конечно, уделялось немало внимания. Были исследования аналитические численные, хотя возможности вычислительной техники тех времен, скажем так, оставляли желать лучшего. По специализированной экспериментальной базе постоянной системной работы, как таковой, не существовало.

— Вы имеете в виду специальные аэродинамические трубы для строительства? Трубы для авиации существуют достаточно давно.

— Конечно, для авиации, автомобильной отрасли, для целей ВПК было построено немало испытательных лабораторий такого рода (в том числе и сверхзвуковых), и накоплен гигантский опыт. В части авиационной аэродинамики СССР и Россия всегда были очень сильны, но строительство и градостроительство — это совсем другая область.

— В чем заключается принципиальное различие?

— Самолеты, автомобили, поезда и т. д. имеют относительно небольшие размеры в сравнении с домами, большепролетными сооружениями, мостами, а тем более, с градостроительными комплексами (городскими районами, микрорайонами и т. д.). На них воздействуют другие воздушные потоки, и дело не только в скорости. Наши большеразмерные модели не летают, но на их поверхностях имеют место существенные изменения потоков воздуха по плотностям, по температуре и т.д. Например, здание высотой 200 м может испытывать нагрузки, весьма различающиеся не только по скорости и направлению ветра, но и по температуре потоков.

Но основное отличие заключается в том, что ветровые потоки вблизи земли состоят из множества вихрей, которые возникают в результате трения воздушных масс о землю, строения, мосты, деревья и т. д. Поэтому на здания воздействует не равномерный поток, а совокупность разнообразнейших вихрей. Приведу простой пример: на фасадах здания МГУ, что на Воробьевых горах, есть несколько мест, где снег всегда летит вверх, что обусловлено наличием устойчивых вихрей, которые формируют воздушный поток. Именно поэтому при постановке эксперимента необходимо воздействовать на модель специально сформированным турбулентным потоком, моделирующим ветровой поток над урбанизированной территорией.

Лейбман Михаил Евгеньевич, проректор по научно-производственной деятельности, заместитель председателя НТС МГСУ:

Аэродинамические трубы, используемые в авиационной промышленности, изначально предназначены для решения совершенно иных задач. Разработчиков авиационной техники интересуют, в первую очередь, аэродинамические процессы, происходящие при обтекании потоком набегающего воздуха твердого тела, например, самолета, летящего на определенной высоте, а мы собираемся моделировать процессы в приземном воздушном слое. Но нужно хорошо понимать, что воздушный поток у земной поверхности совсем не такой, как на высоте 1 километр и более! Поэтому авиационные специалисты стремятся «распрямить» поток в аэродинамической трубе и сделать его ламинарным, а у нас, напротив, — сложнейшая система различных аэродинамических сопротивлений, позволяющих моделировать приземный турбулентный поток, «разбитый» на множество вихрей. Более того: в рабочей зоне нашей трубы мы сможем моделировать особенности фонового ветрового режима конкретного района — задача крайне непростая и очень интересная!

— Вы собираетесь строить район в миниатюре?

— Нет, конечно! Существуют специальные методы, объединенные в теорию подобия, позволяющие с достаточной точностью моделировать ветровой поток, не прибегая к строительству точной копии реально существующей застройки.

Основная задача трубы как раз и заключается в том, чтобы сформировать «правильный» поток. Для понимания сложности этой задачи скажу, что объем, в котором располагается поворотный круг с испытываемой моделью, имеет размеры 3×4×2,5 м, а для того, чтобы «закрутить» поток так, как нужно, предназначена рабочая зона — участок трубы длиной 18,9 м, в котором размещаются специальные аэродинамические сопротивления. Методика измерений тоже чрезвычайно важна, но если поток сформирован неправильно — оценить реальное воздействие ветра на объект не получится, какой бы высокой ни была точность измерений.

Наша аэродинамическая труба построена по кольцевой схеме. Размеры рабочей зоны 18,9×4×2,5 м, максимальная скорость потока — до 30 м/с. Эта цифра выбрана не случайно. Известно, что скорость ураганного ветра может достигать 40 м/с, но на суше ветра свыше 30 м/с случаются крайне редко. Кроме того, для физического моделирования нет необходимости разгонять поток до ураганных скоростей. Перед нами не стоит задача разрушить макет, а разрушит ли ураган реальный объект, модель которого мы испытываем, — можно понять на испытаниях в аэродинамической трубе при существенно меньших скоростях.

— Исследования воздушных потоков относятся скорее к аэродинамике, чем к строительству. Вы вторгаетесь в чуждую отрасль науки?

— Все, что я рассказывал о свойствах и поведении воздушных потоков, в частности, и газов вообще — тематика, конечно, не совсем строительная. Можно говорить, что это относится больше к механике сплошной среды, к классической аэродинамике или к вихревой аэродинамике, но суть заключается в том, что мы должны не просто правильно сформировать поток. Мы должны еще правильно размещать модели и правильно измерять интересующие нас параметры. Вот именно здесь скрыта собственно строительная часть! Что нужно поместить в эту трубу, и какие параметры померить — вопросы очень непростые. Необходимо понимание того, как проектируются здания, на что следует обратить особое внимание, где расположены узлы, которые могут повлиять на устойчивость сооружения — для этого необходимы специалисты, досконально разбирающиеся во всех аспектах строительства и градостроительства.

— Какие параметры могут исследоваться в аэродинамической трубе?

— В первую очередь, устойчивость, динамические нагрузки: выдержит–не выдержит, упадет–не упадет, как будет колебаться, поведение ограждающих конструкций, теплофизика. Дело в том, что все здания представляют собой динамические конструкции, они «дышат». В частности, наше здание оборудовано очень серьезной системой мониторинга, которая функционирует уже три года, и мы знаем, что сейчас оно «гуляет» примерно на 50 мм, а в сильный ветер — до 200 мм. Эти величины находятся в расчетном диапазоне, и ничего страшного в этом нет. Амплитуда колебаний верхушки Останкинской телебашни достигает 7 м, а максимальное теоретическое отклонение вершины при максимальных расчетных скоростях ветра — 11,65 м.

— За рубежом исследованиям в этой области уделяли больше внимания?

— Экспериментальные установки такого рода и на Западе появились не так давно. Первые аэродинамические трубы для испытания архитектурно-строительных объектов, которые у них, кстати, называются не трубами, а тоннелями, были созданы всего лет 25–30 назад. Сейчас их достаточно много. Помимо занятий высокой наукой они решают и вполне утилитарные задачи, отвечая на очень конкретные вопросы градостроительного, строительного и экологического характера.

Поддаева Ольга Игоревна, руководитель Учебной научно-производственной лаборатории по аэродинамическим и аэроакустическим испытаниям строительных конструкций (УНПЛ ААИСК), начальник Центра управления научной и инновационной деятельностью (ЦУНИД), доц. каф. «Теоретическая механика и аэродинамика», к.т.н.:

Аналогичные испытательные комплексы есть, например, в Техническом университете Мюнхена — TUM (Германия), Политехническом университете Милана — PTdM (Италия), а также в филиале Научно-технического центра по строительству в Нанте — CSTB (Франция). Но в России это первая и пока единственная труба для испытания строительных конструкций, имеющая в рабочей зоне то самое расстояние 18,9 м, которое достаточно для моделирования приземного вихревого потока. Европейские специалисты помогали нам советами, но проектировали мы своими силами, а изготавливалось оборудование на заводе в Тольятти. Нас очень интересовал международный опыт, поскольку мы увеличиваем активность взаимодействия с международным академическим сообществом в части исследований, стажировок и т.д.

— Для каких исследований предназначена аэродинамическая труба МГСУ?

— Следует отметить, что мы не «зацикливаемся» только на физическом моделировании. В МГСУ достаточно хорошо развито направление численного моделирования с помощью существующих или адаптированных программных пакетов. Аэродинамическая труба предоставляет нам дополнительные возможности изучения проблемы с разных позиций, но далеко не все объекты нуждаются в обязательной продувке. Существуют решенные типовые задачи, где очень хорошо показывают себя математические методы, а есть объекты, требующие именно физических исследований.

К числу классических задач физического моделирования в строительно-архитектурной области можно отнести испытания моделей мостов и других большепролетных конструкций, высотных зданий и прочих уникальных сооружений. Дело в том, что даже самые совершенные численные методы нуждаются в использовании определенных поправочных коэффициентов, и зачастую после физического моделирования приходится пересматривать эти математические модели, поскольку результаты далеки от реальности.

Есть и другие не менее интересные градостроительные задачи, такие, например, как влияние подземных транспортных тоннелей на экологию городской среды. Поверьте, это совсем не пустой вопрос! В ряде европейских городов до принятия окончательного решения по ориентации входа и выхода тоннеля проводилось очень серьезное физическое и численное моделирование, позволяющее оценить распределение воздушных потоков и определить уровень негативного влияния «выхлопов» из тоннеля на близлежащие кварталы (в том числе и с учетом возможных террористических актов и экологических катастроф). Известны случаи, когда после проведения такого анализа выезд из тоннеля разворачивали почти на 90º и направляли в сторону русла реки, поскольку именно там плотность населения минимальна, а, следовательно, минимальны и прогнозируемые потери при разного рода аварийных ситуациях.

Изучение проблемы пространственного распространения вредных выбросов промышленных предприятий, крупных транспортных магистралей и т.п. — задача не только эколого-градостроительная, но и климатическая. Это очень интересная область, и во всем мире такие задачи стремятся моделировать с помощью подобных установок. При этом в большинстве случаев заказчиком исследований выступают не строительные организации, а территориальные субъекты или крупные корпорации, которые стремятся понять, как их деятельность повлияет на экологическую ситуацию в конкретном регионе.

Есть и куда более приземленные, но, тем не менее, очень важные вопросы. Приведу простой пример: на территории существующей застройки возводится дом, в результате чего резко меняется аэродинамическая ситуация и, как следствие, комфортность среды. Люди порой просто-напросто не могут открыть дверь в подъезд из-за изменившегося ветрового потока! Или постоянно дующий ветер формирует на локальном участке снежный занос высотой 2-3 метра. Вроде и снегопады не слишком обильные, и ветер не сильный, но направление воздушного потока таково, что создаются заносы, с которыми снегоуборочная техника оказывается не в состоянии справиться! Это всё примеры из реальной жизни, и эти задачи можно успешно решать, в том числе и с помощью методов физического моделирования.

Еще одна очевидная область исследований — испытания строительных объектов на сопротивляемость, динамическую устойчивость, энергоэффективность ограждающих конструкций и т.д. В данном случае может идти речь о снижении стоимости объекта. Такие испытания позволяют не закладывать избыточную прочность здания, которая влечет за собой удорожание стоимости фундамента и несущих конструкций, но практического смысла не имеет. А по энергоэффективности: у нас появляется возможность детально учесть охлаждающее воздействие воздушных потоков на здание и скорректировать решение по утеплению ограждающих конструкций.

Дуничкин Илья Владимирович, с.н.с. УНПЛ ААИСК, доц. каф. «Проектирование зданий и градостроительство», к.т.н.:

Для России эта аэродинамическая труба фактически является технологическим прорывом в сфере строительства, архитектуры и градостроительства. Мы создаем уникальный комплекс, на котором можно будет проводить эксперименты, беспрецедентные по своей значимости. В частности, до сих пор ниша экологического аудита была неполной именно из-за того, что при попытке сформировать устойчивую архитектуру у проектировщиков не было достаточной информации для принятия правильных решений. И эту информацию можно будет получить как раз при помощи нашего строящегося комплекса. Новая аэродинамическая испытательная установка будет востребована в научно-прикладной части экспериментального проектирования уникальных объектов, а также объектов, связанных с «Зеленой архитектурой».

— Есть ли необходимость продувки высотных зданий в аэродинамической трубе?

— Высотные здания, как один из видов уникальных зданий, требуют пристального изучения, в особенности с точки зрения воздействия вихрей, потому что нередки случаи, когда вместо ветрового напора на поверхности возникает зона отрицательного давления. Как известно, в строительстве подавляющее большинство ограждающих конструкций (остекление, панели и т.п.) рассчитываются на сопротивление давлению, а на отрыв — нет. Происходит разрушение ограждающих конструкций на некоторых высотных объектах за гораздо более короткий срок, чем предусмотрено проектом. И не потому, что их плохо закрепили, а потому, что при проектировании не было полного понимания того, какому воздействию они будут подвергаться в процессе эксплуатации.

Но мало исследовать модель того или иного здания или сооружения. Необходимо сертифицировать отработанные методики, позволяющие с высокой степенью точности рекомендовать конкретные проектные решения.

— Ваша цель, как Национального исследовательского университета, заключается в выработке методик или в решении конкретных задач?

— Решение конкретных задач и выработка методик на основе этих решений. Зарубежный опыт и передовые решения не могут быть на 100% перенесены на нашу территорию, потому что они разрабатывались для других объектов, построенных из других материалов и предназначенных для эксплуатации в других климатических зонах. И это нормально! Все страны производят свои материалы и производят их по-своему. Несмотря на наличие более или менее унифицированной нормативной международной базы существуют и национальные стандарты, учитывающие исторические, производственные, сырьевые и прочие национальные особенности.

— Строительство испытательного стенда входит в завершающую стадию. Какие исследования вы планируете осуществить после введения в строй этой уникальной аэродинамической трубы?

— В планах на будущий год стоит проведение натурных испытаний. Мы собираемся оборудовать высотный корпус нашего комплекса МГСУ необходимым количеством датчиков, которые будут измерять не только динамику его колебаний, но и воздействие воздушного потока (скорость, температура и прочее). Одновременно мы будем моделировать данную ситуацию на компьютере и в аэродинамической трубе, что позволит рассматривать задачу с трех сторон: что в реальности происходит с конкретным зданием, что показывают математические программные пакеты и что показывает физическое моделирование. Физическое моделирование моделей зданий позволяет получить точные результаты, однако окончательную картину важно сопоставить с замерами на реальном объекте. Кроме того, мы намереваемся серьезно заняться исследованиями экологической обстановки внутри урбанизированных территорий, используя результаты этих исследований.

Мы не собираемся останавливаться на достигнутом. Еще одна тема, востребованность которой возрастает с каждым днем, — это возобновляемые источники энергии и энергетика урбанизированных территорий. И выбор тут невелик: солнце и ветер, но при грамотном подходе совместное использование ветрогенераторов и солнечных панелей способно дать очень неплохие результаты. Мы пытаемся не только осмыслить эту проблему, но и проверить на практике эффективность современных технологий возобновляемых источников энергии и возможность их применения в условиях крупного мегаполиса. На крыше одного из корпусов МГСУ уже установлена одна ветроэнергетическая установка. Мы собираемся смонтировать еще три установки разных типов для того, чтобы сравнить их эксплуатационные характеристики и на практике оценить реальную эффективность каждого из них в условиях существующей застройки, характерной для крупных российских городов.

По ряду ситуаций может быть получена оценка территории в целом с элементами застройки, могут быть получены рекомендации по размещению ветроэнергетических установок, причем как на зданиях, так и на территории. Кроме того, сейчас уже ставится новая практическая задача по расположению фотоэлектрических элементов. Технологии фотовольтаики активно внедряются в архитектуру, но пока не ясно, в каком режиме они будут эксплуатироваться, как на них повлияет ветровая нагрузка. Там в ряде случаев не учтен ветровой фактор, и некоторые панели просто отрывает ветром. Если фотоэлектрические панели будут разрушаться под воздействием ветровой нагрузки — это будет очень дорогое удовольствие. Поэтому, выходя на решение практических задач, нужно очень четко рассматривать цикл эксплуатации, а необходимые данные можно будет получить, проведя эксперимент в трубе, которую мы сейчас строим.

Поддаева О.И.:

У нас есть Научно-образовательный центр компьютерного моделирования, ряд сотрудников которого занимается численным моделированием аэродинамических и ветровых потоков. Очень интересно сравнить результаты физического эксперимента с численным моделированием, понять, в чем заключаются расхождения, и внести соответствующие коррективы. А если эти данные объединить с проведением натурных экспериментов, то можно получить результаты, близкие к идеальным. Мы планируем разместить на нашем высотном здании специальные датчики и провести этот «тройственный» эксперимент после введения в строй большой аэродинамической трубы.

Мы оценивали мировой опыт в этой области и можем сказать, что он невелик. Такой «тройственный» эксперимент требует очень серьезной подготовки, но сравнение этих трех вариантов позволяет получить максимально приближенную к реальности методику исследования воздействия ветровых нагрузок на здания и распространения ветровых потоков в городской застройке.

Орехов Генрих Васильевич, заместитель руководителя УНПЛ ААИСК, зав. каф. «Использование водной энергии», к.т.н.:

Самое интересное в нашей лаборатории, может быть, даже не только проточная часть и общие размеры строящейся аэродинамической трубы (размеры рабочей зоны 18,9×4×2,5 м, длина оси замкнутого контура — 96 м, внешние габариты 41×21,25×6,91 м, скорость формируемого потока от 0,1 до 30 м/с), а уникальная аппаратура, которая позволяет видеть то, что человеческий глаз увидеть не в состоянии. Это так называемая «Лазерная система цифровой трассерной визуализации», а проще говоря — система визуализации потока, которая дает нам возможность посмотреть, что же происходит при обтекании тех или иных объектов. Это очень важно для решения различных строительных или технологических задач, с которыми нам постоянно приходится сталкиваться.

Область, в которой располагается модель, специальным образом освещается лазерной головкой. Отраженный свет лазера фиксируется двумя уникальными видеокамерами, и после соответствующего обсчета с использованием специальных программ мы получаем картину течения воздушного потока, которая выводится на монитор. Камеры выдают настолько много информации, что продолжительность ее компьютерной обработки исчисляется буквально сутками.

От редакции: МГСУ как Национальный исследовательский университет ведет большую научно-исследовательскую работу по созданию новых строительных технологий и материалов. В следующих номерах мы планируем знакомить читателей журнала с наиболее перспективными инновационными разработками Университета.

ard-center.ru

Бесплатное программное обеспечение

+ Только текстовый сайт + Версия без Flash + Свяжитесь с Гленном Бесплатное программное обеспечение Гленн Исследования Центр Стремясь способствовать практическому обучению науке и математике на основе запросов, NASA Glenn Research Center разработал серию интерактивных компьютерных программ. для студентов.Все программы представляют собой апплеты Java, которые запускаются в вашем браузере, в режиме онлайн, через Всемирная паутина. Программы также могут быть загружены на ваш компьютер, чтобы вы могли использовать их без находясь в сети. Программы находятся в общественным достоянием и постоянно модифицируются и обновлен на основе вашего ввода. Мы также разработали серию руководств для начинающих, которые сопровождать каждый из пакетов программного обеспечения, чтобы объяснить науку и математику.Вы можете получить доступ к руководствам для начинающих по адресу внизу этой страницы. И для учителей , мы разработали почти 200 виды деятельности проверить знание учащимся материала. Эти виды деятельности для конкретных классов были разработаны учителями во время летних семинаров и согласованы с наукой и математические стандарты. Мы хотели бы знать, используете ли вы какой-либо из этих симуляторов, занятий или прилагаемые Руководства для начинающих. Пожалуйста, сообщите [email protected] любого опыта, который у вас есть с этими продуктами. Щелкните значок ниже, чтобы получить дополнительную информацию об основных программах. ФойлСим III: (80 КБ) FoilSim III вычисляет теоретическую подъемную силу и сопротивление аэродинамического профиля различных форм. Пользователь может контролировать форму, размер и наклон аэродинамического профиля. атмосферные условия, в которых летит аэродинамический профиль.В программу входит свалочная модель аэродинамического профиля, модель марсианского атмосферу и возможность указать различные жидкости для сравнения подъемной силы. Программа имеет графический и числовой вывод, включая интерактивный зонд. который вы можете использовать для исследования деталей обтекания аэродинамического профиля. Симулятор двигателя: ( 455KB ) EngineSim — симулятор который моделирует проектирование и испытания реактивных двигателей.Программа работает в двух режимах: Режим проектирования или Туннельный тестовый режим. В режиме дизайна вы можете изменить переменные дизайна, включая условия полета, объем двигателя, характеристики впуска, турбомашина производительность компрессора и турбины, производительность камеры сгорания или горелки, или производительность форсунки. Для конструкции турбовентиляторного двигателя вы также можете изменить вентилятор производительность и коэффициент байпаса. Когда у вас есть дизайн, который вам нравится, вы можно переключиться в режим туннельного испытания, который имитирует испытание реактивного двигателя. на тестовом стенде.Затем вы можете изменить тестовую высоту, скорость полета и настройка дроссельной заслонки. Несколько существующих двигателей также моделируются в EngineSim. TunnelSim: (111KB) Использование TunnelSim апплет, студенты узнают больше об аэродинамике аэродинамических труб, изменив форма и условия течения через туннель. Эту программу можно использовать для предварительного проектирования аэродинамической трубы с открытым возвратом.Скорости ограничены низким дозвуковым режимом и программой предупреждает студента о высокой скорости потока и возможном отрыве в диффузоре. Компьютерные программы бакалавриата: Вот группа программ Java, которые были разработаны, чтобы помочь студенты бакалавриата изучают основы аэродинамика и тяга. Существуют программы для решения течений через ударные волны. и расширительных вентиляторов, течение через скрещенные и отраженные скачки, и свойства в областях изоэнтропического течения.Есть и специальные версии EngineSim, FoilSim и TunnelSyS для студентов. Туннельная система: (245 КБ) Использование TunnelSys апплет, студенты узнают о процессе испытаний в аэродинамической трубе. TunnelSys это состоит из трех программ, которые имитируют проектирование, испытания в аэродинамической трубе и постобработку. данных аэродинамической трубы.Существуют отдельные апплеты для частей проектирования и тестирования, которые проиллюстрировать детали геометрии и методов туннельных испытаний. Есть версия приложения TunnelSys, который позволяет трем студентам работать в команде, проектируя и тестируя крыло самолета. в виртуальной аэродинамической трубе. С помощью приложения студенты могут сохранять результаты своих разработок. и тестирование выходных файлов. RangeGames: (487 КБ) Эта программа представляет множество математических и физических задач с множественным выбором, связанных с самолетами. представление.Студент может выбрать один из нескольких типов самолетов и должен ответить на вопросы о дальности полета, расходе топлива, ускорении, скорости и местонахождение самолета во время взлета. RangeGames может записывать ваши ответы для оценивания учителем, или вы можете просто играть в свое удовольствие. RocketModeler: Эта программа позволяет вам спроектировать и изучить полет модели ракеты.Вы можете варьировать размер ракеты, количество плавников и материалы, из которых изготовлена ​​ракета. Вы можете выбрать из множества доступных моделей ракетных двигателей и испытать их в полете. ваша ракета на компьютере. Программа вычисляет стабильность вашего дизайна и траектория полета. Вывод включает максимальную высоту, которую достигает ракета. Затем вы можете сравнить расчетные и фактические характеристики вашей модели ракеты. КайтМоделер: Эта программа позволяет вам проектировать и изучать полет воздушного змея.Вы можете выбрать один из пяти различных типов воздушных змеев, а затем изменить длина, ширина и виды материалы, используемые для изготовления воздушного змея. Затем вы обрезаете воздушного змея, устанавливая длину уздечки и хвоста и положение узла, прикрепляющего контрольную стропу к уздечке. Наконец, вы тестируете полет свой кайт на компьютере, задав скорость ветра и длину контрольной стропы. Программа вычисляет аэродинамические силы, вес и устойчивость вашей конструкции и форма контрольной линии, когда она провисает под собственным весом.Выходные данные включают максимальную высоту, которую достигает кайт. Затем вы можете сравнить расчетную и фактическую производительность вашего воздушного змея. Звуковая волна: Использование SoundWave апплет, учащиеся узнают о звуках и о том, как они передаются по воздуху. «Жук» издает звук, который улавливается микрофоном. Звуковые волны анимированы, чтобы вы могли видеть, как передается звук.Вы можете перемещать жука и изменять его скорость, что демонстрирует эффект Доплера. изменения частоты движущегося источника звука. Вы можете заставить жука двигаться быстрее чем скорость звука, чтобы увидеть образование волн Маха через поток. ФутболНАСА: Использование SoccerNASA апплет, студенты узнают об аэродинамике, контролируя условия футбольный удар.Футболисты могут «гнуть» или искривлять мяч, если он пролетает мимо. сильно вращать мяч. В симуляции можно попробовать забить на пенальти, свободный удар или угловой удар. Вы можете варьировать скорость мяча, вращаться на мяч, расположение на поле для штрафного удара, расположение и погодные условия на стадионе. Все эти условия влияют на полет мяча. Программа рассчитывает трехмерную траекторию полета мяча, когда вы пытаетесь забить гол. CurveBall: (39KB) Использование CurveBall апплет, студенты узнают больше об аэродинамике, контролируя условия бейсбольное поле высшей лиги. Вы можете варьировать скорость подачи, вращение на мяч, точка выброса и расположение стадиона, влияющие на атмосферное условия и количество кривой на мяче.Программа вычисляет мячи и удары и сообщает вам, как далеко ваш шаг проходит центр пластины. HitModeler: Использование HitModeler апплет, студенты узнают больше об аэродинамике, контролируя условия полета бейсбольный мяч. Вы можете варьировать скорость и угол вылета мяча из биты, направление и сила ветра, расположение и погодные условия на стадионе, влияющие на атмосферный условия и степень сопротивления мяча.Программа вычисляет траекторию мяча, когда вы пытаетесь сделать хоумран. Аэродинамическая труба Райта 1901 года: (753KB) Использование аэродинамической трубы Райта 1901 года апплет, студенты узнают об истории испытаний в аэродинамической трубе. В 1901 году братья Райт построили небольшую аэродинамическую трубу, в которой провели детальные испытания 35 различных моделей крыльев. Модели были испытаны на двух весах для определения коэффициентов подъемной силы и сопротивления крыльев. в зависимости от угла атаки.С помощью программного обеспечения вы можете дублировать все тесты братьев используя те же процедуры, что и братья. Процесс требует записи данных и выполнения тригонометрические расчеты для сведения данных к графикам производительности. 35 моделей сгруппированы обеспечить различные параметрические исследования влияния выпуклости крыла, отношения апситы, законцовки крыла дизайн и количество крыльев по отношению подъемной силы к лобовому сопротивлению. Апплет атмосферы: Эта программа позволяет вам изучать, как давление, температура и плотность меняется через атмосферу.Вы можете изучать атмосферу Земли или Марса. Поскольку скорость звука зависит от атмосферного газа и температуры, вы можете также выводить местную скорость звука и число Маха для выбранного самолета скорость. Вы можете либо ввести выбранную высоту, либо изменить высоту с помощью слайдер самолета. Программа «ГазЛаб»: Вот группа компьютерных анимаций, которые были разработаны, чтобы помочь Учащиеся старших классов химии узнают об основах газовых законов и уравнение состояния.Состояние газа определяется давлением, температура, масса и объем газа. Программа позволяет исправить два из этих переменных и наблюдайте за отношением двух других переменных, изменяя значение одного из них. Навигация.. Домашняя страница руководства для начинающих Руководство для начинающих по аэродинамике Руководство для начинающих по движению Руководство для начинающих по аэродинамическим трубам Руководство для начинающих по моделированию ракет Руководство для начинающих по аэродинамике сжимаемых газов Руководство по воздушным змеям для начинающих Домашняя страница NASA Soccer Домашняя страница бейсбола НАСА Аэрокосмические ресурсы

Аэродинамическая труба Загрузки

«>

Аэродинамическая труба Загрузки

Гленн Исследования Центр

Вот группа программ Java, которые были разработаны, чтобы помочь студенты бакалавриата инженерных специальностей.Эти программы охватывают основы строительство аэродинамической трубы и испытания в аэродинамической трубе. Значок в верхней части каждого раздела займет вы на веб-страницу, содержащую симуляцию аэродинамической трубы. Веб-страница предполагает, что понимаете работу программы и содержит только апплет и пара гиперссылок на дополнительные страницы, описывающие наука и математика, стоящие за каждой программой, и некоторые дополнительные инструкции по работе с программой. Связанные страницы потребуется немного больше времени для загрузки в браузере. Если вы будете следовать приведенным ниже инструкциям, Вы можете загрузить копию каждой программы на свой компьютер и затем вы можете запускать программы в автономном режиме.

Все загруженные программы на этой странице перенесены в «.zip» формат. Вам нужно будет использовать программу «WinZip», чтобы «извлечь» файлы из «*.zip». Если вы пропустите этот шаг, вы увидите только серое поле когда вы пытаетесь запустить апплет или приложение.

---

TunnelSim — открытый возврат поможет вам спроектировать аэродинамическую трубу с открытым возвратом. Программа решает уравнение неразрывности для геометрия, которую вы задаете с помощью ползунков и полей ввода. Анализ ограничивается несжимаемые, невязкие, одномерные потоки, и программа предупреждает пользователя, если угол диффузора превышает критерий разделения (> 7 градусов) или если скорость на каком-либо участке тоннель превышает 300 миль в час.Расчеты выполняются в английских или метрических единицах.

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки вашей собственной копии TunnelSim — Open Return:

1. Загруженный файл имеет формат .ZIP которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер.
2. Нажмите Здесь, чтобы скачать копию апплет
3. Перейдите в каталог, где у вас есть сохранил файл .ZIP и «Извлеките» все файлы.
4. Нажмите на Tuno. html чтобы запустить браузер и загрузить программа драйвер.

---

Райт — Аэродинамическая труба 1901 года представляет собой симуляцию аэродинамической трубы, которую использовали братья Райт в 1901 году для получения проектных данных. для своих самолетов.Осенью 1901 года братья построили свою аэродинамическую трубу и проверили более 200 различные конструкции крыльев. Они выбрали 35 крыльев для детального тестирования, получения коэффициентов подъемной силы и сопротивления. с использованием весов собственной конструкции. С помощью этого программного обеспечения вы можете дублировать всех братьев Райт. подробные тесты, используя ту же процедуру, что и они. Есть две версии симулятора: одна требует от вас сокращения и графического отображения данных; другая, более современная версия, генерирует графики производительности.

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки вашей собственной копии апплета Wright 1901 Wind Tunnel Applet

.

1. Загруженный файл имеет формат .ZIP которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер.
2. Нажмите Здесь, чтобы скачать копию старый апплет
3. Нажмите Здесь, чтобы скачать копию современный апплет
4. Перейдите в каталог, где у вас есть сохранил .ZIP-файл и «Извлеките» все файлы.
5. Щелкните Tunl.html, чтобы открыть старый апплет. или Tunnel.html в современном апплете чтобы запустить браузер и загрузить программа драйвер.

---

TunnelSys — Дизайн это симулятор для проектирования модели крыла самолета. Вы интерактивно изменить хорду, размах, развал и толщину крыла и программа генерирует геометрию. Геометрия отображается в трехмерном проекция и как инженерный чертеж. Для приложения TunnelSys вывод из программа проектирования становится входом в программу испытаний в аэродинамической трубе. Для TunnelSys Апплет, дизайн иллюстрирует многие переменные дизайна, описанные на веб-страница геометрии крыла.

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки собственной копии апплета TunnelSys Design:

.

1. Загруженный файл имеет формат .ZIP которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер.
2. Нажмите Здесь, чтобы скачать копию апплет
3. Перейдите в каталог, где у вас есть сохранил . ZIP-файл и «Извлеките» все файлы.
4. Нажмите на файл Geom.html. чтобы запустить браузер и загрузить TunnelSys — Design программа драйвер.

Существует даже более мощная версия TunnelSys — Design , которая доступна для очень опытные пользователи. Эта программа является Java-приложением, а не апплетом. Он работает автономно, и на вашем компьютере должна быть установлена ​​Java. запустить эту программу.Главное преимущество этой программы в том, что она может читать и записывайте файлы на свой компьютер. Это часть пакета приложений TunnelSys. Вы также можете сохранить свой текущий дизайн в файл «Сохранить». На следующем сеансе вы можете прочитать информацию о файле «Сохранить» обратно в программу и продолжить свой дизайн.

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки собственной копии приложения для проектирования TunnelSys:

.

1. Установите копию Java 1.1,8 (или выше) язык программирования JDK на вашем компьютере. Это программное обеспечение доступно бесплатно от Sun Microsystems.
2. Загруженный файл имеет формат .ZIP. которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер.
3. Нажмите Здесь, чтобы скачать копию Версия 1.0h, приложение для разработки TunnelSys
4. Перейдите в папку, где у вас есть сохранил .ZIP-файл и «Извлеките» все файлы. Запомните имя этой папки.
5. Файл «DesignManual» можно распечатать, чтобы помочь вам в запуске и эксплуатации программы.
6. Откройте окно DOS. Введите «java -cp (путь к папке) Design», чтобы запустить приложение. Вы можете изменить размер окна по желанию.

---

TunnelSys — Туннельный тест представляет собой симулятор для испытаний в аэродинамической трубе модели крыла самолета.Вы интерактивно изменить условия в туннеле, в том числе скорость, давление и угол атака модели. Программа рассчитывает подъемную силу, создаваемую моделью и распределение поверхностного давления. Вы можете интерактивно исследовать поле потока вокруг модели и может выбирать из множества методов визуализации потока. Для приложения TunnelSys выходные данные программы тестирования туннеля становятся входными данными для программа постобработки.Для апплета TunnelSys программа тестирования туннеля иллюстрирует многие Методика испытаний описана на веб-странице аэродинамической трубы.

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки собственной копии апплета TunnelSys Tunnel Test:

.

1. Загруженный файл имеет формат .ZIP которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер.
2. Нажмите Здесь, чтобы скачать копию апплет
3. Перейдите в каталог, где у вас есть сохранил файл .ZIP и «Извлеките» все файлы.
4. Нажмите на Wtest.html. чтобы запустить браузер и загрузить TunnelSys — Tunnel Test программа драйвер.

Существует даже более мощная версия TunnelSys — Tunnel Test , которая доступна для очень опытные пользователи.Эта программа является Java-приложением, а не апплетом. Он работает автономно, и на вашем компьютере должна быть установлена ​​Java. запустить эту программу. Главное преимущество этой программы в том, что она может читать и записывайте файлы на свой компьютер. Это часть пакета приложений TunnelSys. Вы также можете сохранить текущие результаты в файл «Сохранить», а затем обработать данные. которые вы сгенерировали.

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки собственной копии приложения для тестирования туннелей TunnelSys:

.

1. Установите копию Java 1.1,8 (или выше) язык программирования JDK на вашем компьютере. Это программное обеспечение доступно бесплатно от Sun Microsystems.
2. Загруженный файл имеет формат .ZIP. которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер.
3. Нажмите Здесь, чтобы скачать копию Версия 1.0j, приложение для тестирования туннеля TunnelSys
4. Перейдите в папку, где у вас есть сохранил . ZIP-файл и «Извлеките» все файлы. Запомните имя этой папки.
5. Файл «TestManual» можно распечатать, чтобы помочь вам в запуске и эксплуатации программы.
6. Откройте окно DOS. Введите «java -cp (путь к папке) Tunnel», чтобы запустить приложение. Вы можете изменить размер окна по желанию.

---

ТуннельСис это симулятор для проектирования, тестирования и анализа производительности аэродинамической трубы модель крыла самолета.TunnelSys объединяет три компьютерные программы, дизайн и программы испытаний в аэродинамической трубе, которые были описаны выше, и постобработка программа для построения результатов испытаний в аэродинамической трубе. С программой постобработки вы можете сравнить результаты нескольких тестов в аэродинамической трубе. Для приложения TunnelSys вывод из программа проектирования становится входом в программу испытаний в аэродинамической трубе и выходом из тестовая программа становится входом для программы постобработки.Выходные файлы должны быть сохранены на компьютере пользователя. Для апплета TunnelSys существует начальная программа переключения, которая вызывает три программы обработки и обеспечивает индикатор состояния.

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки собственной копии апплета TunnelSys:

.

1. Загруженный файл имеет расширение .ZIP-формат которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер.
2. Нажмите Здесь, чтобы скачать копию апплет
3. Перейдите в каталог, где у вас есть сохранил файл . ZIP и «Извлеките» все файлы.
4. Щелкните Sys.html. чтобы запустить браузер и загрузить TunnelSys программа драйвер.

Существует даже более мощная версия TunnelSys , которая доступна для очень опытные пользователи. Эта программа содержит три Java-приложения, а не апплет. Они работают автономно, и на вашем компьютере должна быть установлена ​​Java. запустить эти программы. Основное преимущество программы в том, что она может читать и записывайте файлы на свой компьютер.Три студента могут каждый запустить одну из программ и передавать информацию между ними. для моделирования процесса проектирования систем, связанного с испытаниями в аэродинамической трубе.

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки собственной копии приложений TunnelSys:

.

1. Установите копию Java 1.1.8 (или выше) язык программирования JDK на вашем компьютере.Это программное обеспечение доступно бесплатно от Sun Microsystems.
2. Загруженные файлы имеют формат .ZIP. которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер.
3. Нажмите Здесь, чтобы скачать копию Версия 1.0h, приложение для разработки TunnelSys
4. Перейдите в папку, где у вас есть сохранил .ZIP-файл и «Извлеките» все файлы. Запомните имя этой папки.
5. Файл «DesignManual» можно распечатать, чтобы помочь вам в запуске и эксплуатации программы.
6. Откройте окно DOS. Введите «java -cp (путь к папке) Design», чтобы запустить приложение. Вы можете изменить размер окна по желанию.
7. Нажмите Здесь, чтобы скачать копию Версия 1.0j, Приложение для тестирования туннеля TunnelSys
8. Перейдите в папку, где у вас есть сохранил файл .ZIP и «Извлеките» все файлы. Запомните имя этой папки.
9. Файл «TestManual» можно распечатать, чтобы помочь вам в запуске и эксплуатации программы.
10. Откройте окно DOS. Введите «java -cp (путь к папке) Tunnel», чтобы запустить приложение.Вы можете изменить размер окна по желанию.
11. Нажмите Здесь, чтобы скачать копию Версия 1.0j, приложение постобработки TunnelSys
12. Перейдите в папку, где у вас есть сохранил файл .ZIP и «Извлеките» все файлы. Запомните имя этой папки.
13. Файл «ProcessManual» можно распечатать, чтобы помочь вам в запуске и эксплуатации программы.
14. Откройте окно DOS. Введите «java -cp (путь к папке) Процесс», чтобы запустить приложение. Вы можете изменить размер окна по желанию.

---

УВЕДОМЛЕНИЕ ОБ АВТОРСКИХ ПРАВАХ:
Это программное обеспечение находится в общественном достоянии. Его можно свободно копировать и используется в некоммерческих продуктах, при условии надлежащего указания автора дано.НЕ МОЖЕТ ПЕРЕПРОДАВАТЬСЯ. Если вы хотите использовать программное обеспечение для коммерческих продуктов, свяжитесь с автором.

В США авторские права не заявлены. Штаты согласно Разделу 17 Кодекса США. Это программное обеспечение предоставляется «как является» без каких-либо гарантий, явно выраженных, подразумеваемых, или предусмотренные законом, включая, помимо прочего, любую гарантию того, что программное обеспечение будет соответствовать спецификациям, любые подразумеваемые гарантии пригодности для продажи, пригодности для определенной цели и свободы от нарушения, а также любые гарантии того, что документация будет соответствие программе или какие-либо гарантии того, что программное обеспечение будет без ошибок.

Ни при каких обстоятельствах НАСА не несет ответственности за любые убытки, включая, но не ограничиваясь, прямые, косвенные, специальные или косвенные убытки, возникшие в результате, в результате или в результате каким-либо образом связанным с этим программным обеспечением, независимо от того, основано ли оно на гарантии, договор, правонарушение или иное, независимо от того, был ли причинен вред или нет лицами, имуществом или иным образом, и независимо от того, был ли убыток устойчивые или возникшие в результате или в результате использования программного обеспечения или услуги, предоставляемые по настоящему Соглашению.

---

Навигация..

Домашняя страница руководства для начинающих

Руководство для начинающих по аэродинамическим трубам

Руководство для начинающих по аэродинамике

Руководство для начинающих по движению

Руководство для начинающих по аэродинамике сжимаемых газов

Руководство для начинающих по моделированию ракет

Руководство по воздушным змеям для начинающих

Бесплатное программное обеспечение

Аэрокосмическая деятельность и уроки

Аэрокосмические ресурсы

Загрузка интерактивных программ

The banner includes a Meatball logo at the left, the name of the page in the center, and Glenn Research Center at the right.»>

Загрузка интерактивных программ

Гленн Исследования Центр

НАЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И НАУЧНЫЕ СТАНДАРТЫ
RocketModeler, KiteModeler, апплет Atmosphere и GasLab соответствуют многим национальным стандартам математики и естественных наук.

Национальные стандарты математики: Математика как решение задач, Математика как рассуждение, Математические связи, Алгебра, Функции, Геометрия с алгебраической точки зрения, тригонометрия, дискретная математика, Концептуальные основы исчисления, математическая структура.
Национальные научные стандарты: Наука как исследование, физическая Наука, наука о жизни, наука и техника, наука в личном и социальные перспективы.

RocketModeler III был развит в Исследовательском центре Гленна НАСА, чтобы способствовать практическому обучению на основе запросов в науке и математике. RocketModeler это симулятор, который моделирует конструкцию и полет модели ракеты. Вы можете изменить переменные проекта, включая размеры и форма корпуса ракеты, килей, носового обтекателя.Вы также можете выбрать различные материалы для каждого компонента. Программа рассчитывает вес ракеты и определяет коэффициент лобового сопротивления по таблице экспериментальных данных. Вы можете выбрать из множества стандартных твердотопливных двигателей. Программа вычисляет центр тяжести и давление для вашей ракеты и определяет устойчивость. Когда у вас есть дизайн, который вам нравится, вы переходите к блокноту, где вы можете запустить свою ракету и наблюдать траектория его полета.Вы можете в любой момент сделать паузу для записи данных, а затем продолжить полет с раскрытием и восстановлением парашюта. В программе модели топают ракеты, бутылочные ракеты и баллистические снаряды в дополнение к твердотопливным ракетам. Это также поддерживает как английские, так и метрические единицы, и вы можете запускать свои ракеты на Земля, Луна или Марс.

 

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки собственной копии RocketModeler:

.

1. Загруженный файл имеет расширение . ZIP-формат которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер. Вы можете выбрать одну из трех различных версий программы
.
1. Нажмите Здесь, чтобы загрузить копию версии 1.1a, апплет RocketModler III
2. Нажмите Здесь, чтобы загрузить копию версии 2.1f, апплет RocketModler II
3. Нажмите Здесь, чтобы загрузить копию версии 1.2, апплет RocketModler
2. Перейдите в каталог, в котором вы сохранили «RocketModeler.zip» и откройте программу «WinZip».
3. «Извлечь» все файлы. Если вы пропустите этот шаг, вы увидите серое поле только при попытке запустить RocketModeler.
4. Нажмите на Rocket.html чтобы запустить браузер и загрузить программа драйвер.

КайтМоделер был развит в попытке способствовать практическому обучению на основе запросов в науке и математике. КайтМоделер это симулятор, который моделирует дизайн, обрезку и полет воздушного змея. То Программа работает в трех режимах: Design Mode, Trim Mode или Flight Mode. В В режиме дизайна (показанном ниже) вы выбираете один из пяти основных типов дизайна воздушного змея.Затем вы можете изменить переменные проекта, включая длина и ширина различных секций кайта. Вы также можете выбрать различные материалы для каждого компонента. Когда у вас есть дизайн, который вам нравится, вы переключаетесь на Режим обрезки, в котором вы устанавливаете длину струны и хвоста уздечки, а также расположение узел крепления уздечки к контрольной линии. На основе ваших данных программа вычисляет центр тяжести. и давление, величина аэродинамических сил и вес, и определяет устойчивость вашего кайта.Благодаря стабильной конструкции воздушного змея вы готовы к режиму полета. В режиме полета вы устанавливаете скорость ветра и длину линии управления. Затем программа вычисляет провисание линии, вызванное весом струны и высотой и расстояние, на которое пролетит ваш змей. Используя все три режима, вы можете исследовать, как летает воздушный змей, и какие факторы влияют на него. влияют на его производительность.

 

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки собственной копии KiteModeler:

1. Загруженный файл имеет расширение .ZIP-формат которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер.
2. Нажмите Здесь, чтобы загрузить копию версии 1.1, апплет KiteModler
3. Перейти в каталог, в котором вы сохранили «KiteModeler.zip» и откройте программу «WinZip».
4. «Извлечь» все файлы. Если вы пропустите этот шаг, вы увидите серое поле только при попытке запустить KiteModeler.
5. Нажмите на Kite.html чтобы запустить браузер и загрузить программа драйвер.
6. Если вам нужен полный учебник по работы программы, щелкните KiteModeler.html.

Симулятор звуковой волны позволяет исследовать эффект Доплера и формирование волн Маха.«Ошибка» генерирует последовательность звуковых волн, распространяющихся со скоростью звука. Вы можете варьировать скорость жука от нуля до удвоенной скорости звука (2 Маха) с помощью ползунка. Проиллюстрировано изменение длины волны, связанное с эффектом Доплера при более низких скоростях. Формирование волн Маха, наклоненных к направлению движения в также показаны уникальные углы Маха.

 

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки собственной копии Sound Wave Simulator:

.

1. Загруженный файл имеет расширение .ZIP-формат которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер.
2. Нажмите Здесь, чтобы скачать копию апплет
3. Перейдите в каталог, где у вас есть сохранил файл .ZIP и «Извлеките» все файлы.
4. Щелкните Sound.html чтобы запустить браузер и загрузить программа драйвер.

Атмосфера Апплет: Эта программа позволяет изучить, как меняются свойства атмосферы. с высотой. Вы можете изучать атмосферу как Земли, так и Марса. Уравнения, используемые в этой программе, взяты из Стандартная дневная модель ИКАО для Земли и по некоторым кривым Марсианская атмосфера, собранная космическим аппаратом Global Surveyor.Используя изображение самолета, вы можете выбрать высоту или ввести высоту в поле ввода.

Программа мгновенно выводит выбранное свойство и отображает местная температура и давление на манометрах. Вы можете вывести температуру, давление, плотность, локальная скорость звука, число Маха для заданной скорости, или отношение подъемной силы самолета к подъемной силе на Земле на уровне моря. Ввод и вывод могут быть указаны либо в английских, либо в метрических единицах.

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки собственной копии апплета Atmosphere:

.

1. Загруженный файл имеет формат .ZIP которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер.
2. Нажмите Здесь, чтобы загрузить копию версии 1.3c, апплет атмосферы
3. Перейти в каталог, в котором вы сохранили «Атмос.zip».
4. «Извлечь» все файлы. Если вы пропустите этот шаг, вы увидите серое поле только при попытке запустить AtmosModeler.
5. Нажмите на Atmos.html чтобы запустить браузер и загрузить программа драйвер.

ГазЛаб: Это серия компьютерных анимаций, демонстрирующих все возможные комбинации закона идеального газа или уравнение состояния. Газы обладают различными свойствами. которые мы можем наблюдать нашими органами чувств, включая давление газа, температуру, массы и объема, в котором содержится газ. Внимательный, научный наблюдение определило, что эти переменные связаны с одним другой, и значения этих свойств определяют состояние газ.С научной точки зрения мы можем зафиксировать любые два из четырех основных свойств и изучать характер взаимоотношений между другими два, изменяя одно и наблюдая изменение другого. Варианты демонстрируются с помощью компьютерной графики в анимационном газовая лаборатория.

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
Вот процедура загрузки собственной копии The GasLab:

.

1. Загруженный файл имеет расширение .ZIP-формат которые вы должны сохранить на своем жестком диске по запросу вашего браузер.
2. Нажмите Здесь, чтобы загрузить копию версии 1.0 ГазЛаб.
3. Перейти в каталог, в котором вы сохранили «GasLab.zip» и откройте программу «WinZip».
4. «Извлечь» все файлы. Если вы пропустите этот шаг, вы увидите серое поле только при попытке запустить GasLab.
5. Нажмите на GasLab.html чтобы запустить браузер и загрузить программа драйвер.

УВЕДОМЛЕНИЕ ОБ АВТОРСКИХ ПРАВАХ:
Это программное обеспечение находится в общественном достоянии. Его можно свободно копировать и используется в некоммерческих продуктах, при условии надлежащего указания автора дано. НЕ МОЖЕТ ПЕРЕПРОДАВАТЬСЯ. Если вы хотите использовать программное обеспечение для коммерческих продуктов, свяжитесь с автором.

В США авторские права не заявлены. Штаты согласно Разделу 17 Кодекса США. Это программное обеспечение предоставляется «как является» без каких-либо гарантий, явно выраженных, подразумеваемых, или предусмотренные законом, включая, помимо прочего, любую гарантию того, что программное обеспечение будет соответствовать спецификациям, любые подразумеваемые гарантии пригодности для продажи, пригодности для определенной цели и свободы от нарушения, а также любые гарантии того, что документация будет соответствие программе или какие-либо гарантии того, что программное обеспечение будет без ошибок.

Ни при каких обстоятельствах НАСА не несет ответственности за любые убытки, включая, но не ограничиваясь, прямые, косвенные, специальные или косвенные убытки, возникшие в результате, в результате или в результате каким-либо образом связанным с этим программным обеспечением, независимо от того, основано ли оно на гарантии, договор, правонарушение или иное, независимо от того, был ли причинен вред или нет лицами, имуществом или иным образом, и независимо от того, был ли убыток устойчивые или возникшие в результате или в результате использования программного обеспечения или услуги, предоставляемые по настоящему Соглашению.

---

Навигация..

Домашняя страница руководства для начинающих

Руководство для начинающих по аэродинамике

Руководство для начинающих по аэродинамике высоких скоростей

Руководство для начинающих по движению

Руководство для начинающих по аэродинамическим трубам

Руководство для начинающих по моделированию ракет

Руководство по воздушным змеям для начинающих

Бесплатное программное обеспечение

Аэрокосмическая деятельность и уроки

Аэрокосмические ресурсы

Скачать FoilSim

Скачать FoilSim

Гленн Исследования Центр

НАЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И НАУЧНЫЕ СТАНДАРТЫ
FoilSim соответствует многим национальным стандартам математики и естественных наук.

Национальные стандарты математики: Математика как решение задач, Математика как рассуждение, Математические связи, Алгебра, Функции, Геометрия с алгебраической точки зрения, тригонометрия, дискретная математика, Концептуальные основы исчисления, математическая структура.
Национальные научные стандарты: Наука как исследование, физическая Наука, наука о жизни, наука и техника, наука в личном и социальные перспективы.

FoilSim — Студент был разработан в Исследовательском центре Гленна НАСА с целью стимулирования практическое, основанное на запросах обучение естественным наукам и математике. FoilSim интерактивный программное обеспечение для моделирования, которое определяет воздушный поток вокруг различных формы аэродинамических профилей. Панель обзора аэродинамического профиля (показана ниже) представляет собой смоделированный вид крыла, испытываемого в аэродинамической трубе с воздухом двигаясь мимо него слева направо.Учащиеся меняют положение и форму крыла, перемещая ползунки, которые изменяют параметры воздушной скорости, высоты, угла атаки, толщины и Кривизна аэродинамического профиля и площадь крыла. Программное обеспечение отображает графики давления или воздушной скорости над и под аэродинамическим профилем поверхность. Зонд контролирует состояние воздуха (скорость и давление) в определенной точке на поверхности аэродинамического профиля или вблизи нее.Программное обеспечение рассчитывает подъемную силу аэродинамических профилей, позволяя учащимся изучить факторы, влияющие на подъемную силу. Программное обеспечение включает в себя модель сваливания для аэродинамического профиля и модель марсианской атмосферы для сравнения подъемной силы. Последняя версия (FoilSim III — Версия 1.5a) выполняет просмотр таблицы экспериментальных данных для определения сопротивление фольги. А технический документ описание деталей математического метода, используемого в FoilSim, также доступный.

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
FoilSim доступен для загрузки на твой компьютер. Вот процедура, которой нужно следовать:

1. Нажмите Здесь, чтобы загрузить копию версии 1.5a, апплет FoilSim III (подъем плюс сопротивление).
2. Нажмите Здесь, чтобы загрузить копию старой версии 1.5, апплет FoilSim II (только лифт).
3. Загруженный файл имеет формат .ZIP. Сохраните файл «FoilSim.zip» на жестком диске при появлении запроса в браузере.
4. Перейти в каталог, в котором вы сохранили «FoilSim.zip» и откройте программу «WinZip».
5. «Извлечь» все файлы. Если вы пропустите этот шаг, вы увидите серое поле только при попытке запустить FoilSim.
6. Щелкните FoilSim.html или Foil.html. чтобы запустить браузер и загрузить программу-драйвер FoilSim. Foil.html предназначен для опытных пользователей и только отображает программу; FoilSim.html содержит инструкции по работе программы.

FoilSim — элементарный был разработан в Исследовательском центре Гленна НАСА с целью стимулирования практическое, основанное на запросах обучение для младших школьников.FoilSim — интерактивный программа моделирования, определяющая подъемную силу и сопротивление аэродинамического профиля. Учащиеся могут изменить значение любого из входных параметров, используя синяя и красная кнопки, расположенные под изображением крыла. Выходные данные представлены цветными гистограммами в правом нижнем углу. Эта программа была предназначена для младших школьников, чтобы представить идеи программы компьютерного моделирования и подготовить их к «продвижению» студенческой версии FoilSim в нужное время.

СКАЧАТЬ ВАША СОБСТВЕННАЯ КОПИЯ:
FoilSim Elelemntary доступен для загрузки на твой компьютер. Вот процедура, которой нужно следовать:

1. Нажмите Здесь, чтобы загрузить копию версии 1.1c, элементарный апплет FoilSim III (подъем плюс сопротивление).
2. Загруженный файл имеет расширение .ZIP-формат. Сохраните файл «FoilSim.zip» на жестком диске при появлении запроса в браузере.
3. Перейти в каталог, в котором вы сохранили «FoilSim.zip» и откройте программу «WinZip».
4. «Извлечь» все файлы. Если вы пропустите этот шаг, вы увидите серое поле только при попытке запустить FoilSim.
5. Нажмите на фольгу.HTML чтобы запустить браузер и загрузить программу-драйвер FoilSim.

УВЕДОМЛЕНИЕ ОБ АВТОРСКИХ ПРАВАХ:
Это программное обеспечение находится в общественном достоянии. Его можно свободно копировать и используется в некоммерческих продуктах, при условии надлежащего указания автора дано. НЕ МОЖЕТ ПЕРЕПРОДАВАТЬСЯ. Если вы хотите использовать программное обеспечение для коммерческих продуктов, свяжитесь с автором. Авторские права не заявлены в Соединенных Штатах согласно разделу 17 Кодекса США. Это программное обеспечение предоставляется «как есть» без каких-либо гарантий, явных, подразумеваемые или установленные законом, включая, помимо прочего, любую гарантию что программное обеспечение будет соответствовать спецификациям, любые подразумеваемые гарантии пригодности для продажи, пригодности для определенной цели и свободы от нарушения, а также любые гарантии того, что документация будет соответствие программе или какие-либо гарантии того, что программное обеспечение будет без ошибок.Ни при каких обстоятельствах НАСА не несет ответственности за любой ущерб, в том числе: но не ограничиваясь прямыми, косвенными, специальными или косвенными убытками, возникающие из, в результате или каким-либо образом связанные с этим программное обеспечение, основанное или не основанное на гарантии, договоре, гражданском правонарушении или иным образом, независимо от того, был ли причинен вред лицам или имуществу или иным образом, и был ли убыток понесен или возник в результате результаты или использование программного обеспечения или услуг, предоставляемых по настоящему Соглашению.

---

Навигация..

Домашняя страница руководства для начинающих

Руководство для начинающих по аэродинамике

Руководство для начинающих по аэродинамике сжимаемых газов

Руководство для начинающих по движению

Руководство для начинающих по моделированию ракет

Руководство по воздушным змеям для начинающих

Руководство для начинающих по аэродинамическим трубам

Бесплатное программное обеспечение

Аэрокосмическая деятельность и уроки

Аэрокосмические ресурсы

Виртуальная аэродинамическая труба онлайн: облачное моделирование

Моделирование аэродинамической трубы в основном используется для проверки аэродинамики и визуализации потоков вокруг объекта.Симулятор аэродинамической трубы может помочь в процессе инженерного проектирования, оптимизируя подъемную силу и сопротивление, увеличивая максимальную скорость, обнаруживая и устраняя зоны с высокой скоростью ветра, а также уменьшая шум ветра при планировании и строительстве автомобилей, аэрокосмической отрасли и зданий. Тем не менее, с этим типом экспериментов увеличивается время прототипирования, время производства и эксплуатационные расходы. Испытания в аэродинамической трубе часто сочетаются с моделированием вычислительной гидродинамики (CFD). В этой статье будет рассмотрено, для каких приложений используются эксперименты в аэродинамической трубе и как альтернативы в виде виртуальных испытаний в аэродинамической трубе могут выступать в качестве дополнительного экономически эффективного решения.

Эксперименты в аэродинамической трубе

Архитекторы и специалисты по аэродинамике используют аэродинамические трубы для проверки всего, от зданий до конструкций самолетов. Несколько существующих типов аэродинамических труб, которые используются сегодня, являются низкими дозвуковыми, околозвуковыми, сверхзвуковыми и гиперзвуковыми. Эти типы туннелей классифицируются в зависимости от скорости ветра, которую они могут производить (т. Е. Дозвуковая скорость ниже скорости звука).

Трансзвуковая аэродинамическая труба НАСА

Во время испытаний модель аэродинамической трубы помещается в тестовую секцию туннеля, и жидкость (в данном случае воздух) обтекает модель. Существует четыре основных типа испытаний в аэродинамической трубе: аэродинамические силы, воздействующие на конструкцию, измерение полного давления силы ветра на объект, поток воздуха вокруг модели и, наконец, методы визуализации потока для предоставления диагностической информации.

Испытания в аэродинамической трубе для аэрокосмической отрасли

Аэрокосмические инженеры обычно используют аэродинамические трубы для проверки аэродинамики самолетов и двигателей. Этот тип оценки начался в конце 19 века, в первые дни аэронавтики.На сегодняшний день не существует аэродинамической трубы, в которой можно было бы испытать пассажирское воздушное судно в натуральную величину, но размеры туннелей различаются, и в них можно испытывать все, от крупномасштабных моделей самолетов и других аэрокосмических аппаратов до небольших прототипов и копий.

Испытания в аэрокосмической аэродинамической трубе

При испытаниях самолетов подъемная сила и силы сопротивления измеряются с помощью выходных данных, полученных в результате испытаний баланса сил, и результирующих сигналов баланса. Силы давления довольно сложно оценить в полномасштабном моделировании самолета из-за необходимого количества инструментальных отводов давления.С помощью экспериментов в аэродинамической трубе диагностический тест не может обеспечить общие характеристики самолета, но может помочь инженеру лучше понять, как жидкость движется вокруг модели и через нее. Это связано с тем, что могут использоваться различные типы приборов, от стационарного или нестационарного потока до изменяющегося во времени или зависящего от времени, но не параллельно для целостного понимания.

Виртуальное тестирование аэрокосмических приложений

Для многих аэрокосмических приложений эксперименты в аэродинамической трубе ограничены тем, что они не дают надежных результатов своевременно или не могут достаточно точно моделировать силы реального мира.Виртуальное моделирование или онлайн-CFD и FEA могут сделать это возможным. Например, может быть изучено поведение шасси самолета в ответ на напряжения, возникающие в результате движения воздушного потока против движения самолета. Этот проект вместе с изображением постобработки ниже представляет собой отличный пример того, как результаты виртуального моделирования ветра могут помочь инженерам сравнить различные конструкции, а также различные материалы, которые будут использоваться для множества компонентов, которые входят в простую на вид, но сложную конструкцию. .

Результаты моделирования CFD для шасси самолета

---

Загрузите нашу белую книгу «Ветроэнергетика», чтобы узнать о проектировании зданий, последствиях ветровой нагрузки, комфорте пешеходов, естественной и механической вентиляции, снижении загрязнения и многом другом!

---

Испытания в аэродинамической трубе для автомобилей

По сравнению с аэрокосмической промышленностью, автомобильные испытания в аэродинамической трубе не стали основным методом оценки до конца 1920-х годов, когда скорость стала важным фактором проектирования.Одним из первых аэродинамических автомобилей, произведенных после революции в автомобильной аэродинамической трубе, был Edsel Ford Speedster 1934 года, вошедший в историю как радикальный отход от традиционного дизайна автомобилей того времени.

Вскоре инженеры обнаружили, что эксперименты в аэродинамической трубе позволили им получить данные об аэродинамических силах, сопротивлении, подъемной силе, боковой силе и моментах; тангаж, рыскание и крен; изменение аэродинамических сил и моментов при рыскании; распределение поверхностного давления; влияние различных деталей автомобиля; сопротивление охлаждения автомобиля; оценка потоков охлаждения тормозов; и многое другое для оптимизации их дизайна.В то время как в автомобильной промышленности существуют мелкомасштабные и полномасштабные испытания, становится все более популярным заменять более дешевую стадию оценки в масштабе модели на CFD и вместо этого переходить непосредственно к полномасштабным аэродинамическим испытаниям. Эта тенденция возникла недавно, поскольку онлайн-моделирование CFD все чаще используется в связи с разработкой транспортных средств для виртуального тестирования и прогнозирования различных аспектов конструкции автомобиля.

Тест автомобильной аэродинамической трубы

Виртуальные испытания автомобильных приложений

Поскольку аэродинамика играет важную роль в характеристиках автомобилей, хорошее аэродинамическое планирование помогает увеличить прижимную силу и, следовательно, сцепление автомобиля с дорогой, снижая риск отрыва, заноса и потенциальных аварий. Наряду с этим снижение силы сопротивления снижает расход топлива, что, в свою очередь, экономит деньги потребителя и снижает углеродный след продукта. При проектировании автомобиля инженеры все чаще полагаются на CFD-моделирование до того, как будет создана исходная модель, чтобы оценить прогнозируемый воздушный поток вокруг автомобиля, вычислив области высокого давления, скорости ветра и области следа. Этот проект и изображение ниже представляют собой отличный пример того, как использование виртуальной аэродинамической трубы в режиме онлайн посредством анализа стационарного турбулентного потока с помощью модели турбулентности K-Omega SST может дать ценную информацию и сэкономить время и деньги по сравнению с автономными испытаниями в аэродинамической трубе.

Виртуальная аэродинамическая труба, показывающая линии скорости на группировке

---

Читайте в нашем блоге о том, как мировой рекордсмен по скоростному спуску на скейтборде Пит Коннолли использует онлайн-моделирование и испытания в аэродинамической трубе в реальном мире для улучшения аэродинамики!

---

Испытания зданий в аэродинамической трубе

С ростом развития строительной отрасли и социальным спросом на увеличение количества жилых, коммерческих и промышленных зданий застроенная среда расширяется, как никогда раньше. При этом происходит увеличение плотности городов в сочетании с расширением линии горизонта по горизонтали и вертикали; иногда единственное место для строительства — вверх! Поскольку новые, более высокие конструкции становятся нормой, необходимо оценить структурную безопасность этих зданий. Конструктивная целостность часто определяется его конструктивным исполнением, способным выдерживать ветровые нагрузки, тогда как пригодность зданий для проживания или работы часто затруднена из-за вибрации, вызванной ветром. Чтобы должным образом оценить как структурную целостность ветровой нагрузки, так и обитаемость от воздействия вибрации поперек ветра, преимущественно используется метод испытаний в аэродинамической трубе мелкомасштабных моделей.

Чтобы архитекторы и инженеры-строители могли утвердить проект, стандарт ASCE/SEI 49-12 устанавливает минимальные требования для оценки экспериментов в аэродинамической трубе с целью определения приемлемой ветровой нагрузки на построенные конструкции. В этом руководстве учитываются ветровые нагрузки, реакция конструкции на ветровые условия, а также облицовка для различных погодных условий, связанных с ветром. Кроме того, из-за скученности сооружений в городских районах и тенденции к нетипичному проектированию сооружений влияние ветра становится все труднее предвидеть, поскольку оно постоянно меняется, и в результате ветровая среда на пешеходном уровне становится все более и более опасной. затронутый.

Виртуальное тестирование зданий и пешеходов

Чтобы соответствовать всем рекомендациям ASCE, необходимо применять FEA для определения структурной целостности наряду с CFD для оценки других аспектов ветровой нагрузки и вихреобразования. Этот проект и сопроводительное изображение представляют собой прекрасный пример того, как оба исследования стали возможными благодаря онлайн-моделированию, как еще одному способу проверки и проверки проектов перед их строительством.

Результаты вихреобразования в виртуальной аэродинамической трубе

В дополнение к воздействию ветра на здания необходимо также учитывать ветровую среду на уровне пешеходов. В то время как испытания в аэродинамической трубе не могут сосредоточиться на этом уровне сложного анализа, CFD можно использовать для точного определения областей резкого ветра, рециркуляции и общего дискомфорта на уровне пешеходов, как показано в этом проекте от SimScale.

Онлайн-моделирование CFD для оценки силы ветра на уровне пешеходов

Ограничения экспериментов в аэродинамической трубе

Несмотря на его широкое использование во многих отраслях и для еще более широкого спектра приложений, существуют некоторые преобладающие ограничения использования только испытаний в аэродинамической трубе, которые заставляют многих инженеров искать альтернативные решения для дальнейшей проверки и проверки своих проектов.Наиболее очевидным ограничением является размер, так как почти все смоделированные конструкции должны быть уменьшены, чтобы поместиться в симуляторе аэродинамической трубы. Это может иметь негативные последствия и изменить аэродинамические характеристики, такие как число Рейнольдса. Размер также ограничивает любое движение, что имеет решающее значение для оценки аэрокосмических или даже автомобильных конструкций.
Наряду с размером туннеля, стены, выступающие в качестве пограничного слоя, могут влиять на поток и создавать некоторые засорения, поскольку они сдерживают и ограничивают размер домена.Хотя это можно смягчить более сложными компонентами аэродинамической трубы, оно по-прежнему существует как переменная. Эксперименты в аэродинамической трубе также сопряжены с большими затратами, от запуска моделирования до создания бесчисленных прототипов, и результаты не могут быть получены мгновенно. Виртуальные испытания в аэродинамической трубе с помощью онлайн-вычислений CFD и FEA обходят эти реальные проблемы и обеспечивают простое, быстрое и экономичное решение.

Виртуальная аэродинамическая труба онлайн: облачное моделирование

С помощью CFD и FEA на таких платформах, как SimScale, инженеры могут легко получить доступ, оценить и получить результаты из виртуальной аэродинамической трубы в режиме онлайн. Используя облачное моделирование, вы даже можете запускать симуляции параллельно для одновременного тестирования нескольких итераций проекта или исследовать различные аспекты проекта по касательной, такие как вихреобразование и ветровая нагрузка, как показано в вышеупомянутом проекте. Виртуальная оценка проектов не только экономит эксплуатационные расходы и время, но и экономит ресурсы, устраняя необходимость физического прототипирования.

Чтобы узнать, что можно протестировать в виртуальной аэродинамической трубе онлайн, посетите общедоступную библиотеку проектов SimScale.

Виртуальные ветровые испытания

---

MicroCFD — виртуальная аэродинамическая труба 3D

Виртуальная 3D аэродинамическая труба

Виртуальная аэродинамическая труба 3D импортирует стереолитографию (STL). файлы, стандартный формат САПР, основанный на триангуляции поверхности. Он запускает смоделированный пограничный слой, вязкой, сжимаемой жидкости для расчета потока с высоким числом Рейнольдса с турбулентным следом.

Все симуляции, показанные ниже, выполнялись на HP Pavilion Elite (h8-1360t) в течение четырех-восьми часов с использованием Ядерный графический процессор CUDA или четырехъядерный процессор.Декартова сетка состояла из 31 миллиона жидких и твердых ячеек, поровну делится на ближнее поле и дальнее поле потока.

Проверочное исследование было проведено с пространством шаттл, сравнивая аэродинамические силы, рассчитанные с помощью 3D VWT, с данными летных испытаний НАСА. При меньших углах тангажа подъемная сила была минимально занижена, а лобовое сопротивление немного завышено.

Виртуальная 3D-аэродинамическая труба устанавливается на Microsoft Windows 64-разрядная версия и требует 6 ГБ дискового пространства. системная оперативная память и HD-дисплей (1920 x 1080).Пожалуйста посмотри видеоурок, который продемонстрирует простоту его использования. Программное обеспечение имеет 14-дневный бесплатный испытательный срок.

 

Контур числа Маха закончен Самолет F-15Е. Модель STL, созданная Дэвид Томас.

0,70 Маха на высоте 10,0 км (265 гПа, 223 К).

 

Контур числа Маха закончен Шаттл Орбитер. Модель STL, созданная Крис Шакал.

1 мах.83 на высоте 20,0 км (55,3 гПа, 217 К).

 

Контур плотности закончился Космический шаттл. Модель STL, созданная Крис Шакал.

1,47 Маха на высоте 11,6 км (206 гПа, 217 К).

 

Контур числа Маха закончен Ferrari 555. Модель STL, созданная Томми Мюллер.

0,20 Маха на уровне моря (1000 гПа, 300 К).

 

Контур числа Маха закончен Здание Демаг.Модель STL, созданная Ганс де Риддер.

0,20 Маха у уровня моря (900 гПа, 300 К).

 

Jet Stream 500, интерактивные инструменты

Струйный поток 500

Jet Stream 500 — это недорогая настольная аэродинамическая труба с испытательной зоной площадью 5 1/4 квадратных дюймов и глубиной 16 дюймов. Объекты, размещенные в туннеле, можно контролировать на предмет подъемной силы и сопротивления, а фактическая скорость ветра точно контролируется в диапазоне от 1,0 до 80,0 миль в час с помощью статической трубки Пито.Аэродинамические поверхности и автомобили можно легко сравнить по аэродинамической эффективности и устойчивости.

С помощью прилагаемого программного обеспечения Windows устройство может контролировать скорость ветра, отображая подъемную силу и силу сопротивления в графическом виде. L/D (подъемная сила/сопротивление) может отображаться графически для аэродинамических профилей, а также Cd (сопротивление поперечного сечения) для автомобилей для измерения и сравнения эффективности конструкции. После завершения теста можно провести дополнительный анализ, чтобы визуально сравнить два теста, наложив графики или экспортировав результаты в электронную таблицу для дальнейшего анализа.

Новое в 2019 г.   Калькулятор плотности воздуха теперь интегрирован в контроллер Jet Stream 500. Учащиеся могут запрограммировать высота аэродинамических труб, температура воздуха, барометрическое давление и влажность (точка росы или влажность в процентах), и аэродинамическая труба автоматически рассчитать коэффициент плотности воздуха (roe), соответствующий смоделированным условиям. Это позволяет учащимся оценить влияние подъемной силы и сопротивления при различных условиях. температуры или высоты, чтобы узнать из первых рук, как они влияют на аэродинамические поверхности или автомобили.Студенты могут имитировать взлет с большой высоты. в жаркий день или влияние влажного и сухого дня в классе. Изменения плотности воздуха могут быть просматриваться также графически на дисплее компьютера. Это расширенная функция, обычно встречающаяся в дорогих лабораторных аэродинамических трубах, за исключением аэродинамическая труба Jet Stream 500 от Interactive Instruments.

Свяжитесь с Interactive Instruments , если вы заинтересованы в обновить свою старую аэродинамическую трубу Jet Stream 500 до нашей последней версии, которая включает в себя наш графический дисплей, USB-связь, встроенную плотность воздуха калькулятор с улучшенной точностью и разрешением измерения подъемной силы и сопротивления.

 

Interactive Instruments производит Jet Stream 500 с незначительными улучшениями с 1993 года, что свидетельствует о нашей приверженности обучению STEM.

Если вы потеряли программу Jet Stream 500 для Windows, загрузите документ (Самолет Stream 500 Windows Software Programs.pdf) для получения инструкций по загрузив соответствующее программное обеспечение для вашей аэродинамической трубы. Наш FTP сервер находится в ftp.interactiveinstruments.com.Многие школы блокируют доступ к FTP сайты, вы можете обойти это, загрузив необходимые файлы и документы дома или из библиотеки.

 

Важно пункты для рассмотрения

Сегодня в аэродинамических трубах для настольных ПК отсутствуют многие важные функции. Перед покупкой аэродинамической трубы необходимо проверить несколько пунктов, перечисленных ниже.

1. Убедитесь, что туннель имеет длинный гладкий сужающийся переход от двигателя к тестовой зоне.Требуется плавный переход, чтобы свести к минимуму турбулентность воздуха, когда он движется вниз по туннелю. Короткие туннели создают чрезмерную турбулентность в зоне испытаний, потому что воздух не может совершать резкие переходы, не возмущая воздух.
2. Выпрямитель потока с низким ограничением потока до и после зоны испытаний является обязательным. Отверстия должны быть маленькими (3/8 дюйма или меньше) и глубокими (1,5 дюйма или больше) и иметь очень узкие стенки, чтобы устранить завихрения и турбулентность от вентилятора и поступающего воздуха. Недорогие пластиковые выпрямители обычно слишком грубые и толстые, чтобы нормально работать в небольшой аэродинамической трубе.Мы обнаружили, что тонкостенный алюминиевый материал с шестигранными ячейками является лучшим выбором для настольных аэродинамических труб.
3. Убедитесь, что туннель способен измерять очень малые силы подъема и сопротивления. Маленькие крылья в настольной аэродинамической трубе генерировать световые силы. Без измерения силы с высоким разрешением трудно измерить небольшие отклонения модели. Многие туннели не могут измерять малые силы из-за конструктивных проблем, связанных с чрезмерной вибрацией и резонансом двигателя.
4. Зона испытаний должна быть герметичной, чтобы предотвратить попадание воздуха на тестовую модель со всех сторон.Негерметичная тестовая зона приведет к противоречивым результатам тестирования.
5. Убедитесь, что скорость ветра правильно контролируется. Многие туннели сегодня не могут поддерживать постоянную скорость по модели, потому что они не имеют встроенных датчиков скорости ветра. Изменения угла атаки или размера модели существенно повлияют на скорость ветра в тестовой зоне. Если вы не можете быть уверены в фактической скорости ветра, как студент может провести надежное сравнение моделей.
6. Убедитесь, что аэродинамическая труба может управляться и контролироваться компьютером.Полнофункциональный интерфейс включает в себя возможность контролировать скорость ветра и контролировать подъемную силу и сопротивление тестовых моделей. График в реальном времени помогает учащимся визуально сравнивать различия между различными моделями и условиями. Многие аэродинамические трубы не поставляются в стандартной комплектации с компьютерным интерфейсом и графическим программным обеспечением.
7. Одно дело продемонстрировать аэродинамику при фиксированной плотности воздуха, но демонстрация воздействия подъемной силы и сопротивления при различной плотности воздуха открывает новая область классных аэродинамических исследований.С нашим последним ветром туннель, вы можете графически продемонстрировать влияние аэродинамического профиля или гоночного автомобиля на большой высоте и при высокой температуре подъем по сравнению с низкой температурой на уровне моря внутри класса.
8. Самое главное, убедитесь, что выбранный вами производитель аэродинамической трубы и дистрибьютор понимают основные принципы правильного проектирования и эксплуатации аэродинамической трубы. Если производитель аэродинамической трубы утверждает, что знает основные правила проектирования аэродинамической трубы, но нарушает одно или несколько из вышеперечисленных требований, подумайте еще раз перед покупкой.

 

Примечание : При использовании адаптеров USB-последовательный порт для более старых контроллеров последовательного порта мы рекомендуем использовать марку «Cables To Go», модель № 26886 для достижения наилучших результатов.