Аэротруба ру: Аэротруба в Москве. Закажите полёт в самой большой аэротрубе – Аэротруба в Москве, МКАД 71 км – полеты в аэротрубе. У нас вы можете купить подарочные сертификаты на полет в аэродинамической трубе

Летите!

Теперь вы готовы отправиться в свой полет, а мы всегда будем рядом!

НАШИ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Что выбирают наши друзья

НАШИ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Наши фотоотчёты

Вся фотогалерея

Отзывы

Наталья Вихрова«Непередаваемые, неописуемые ощущения!!! Муж до сих пор под впечатлением! Сказал, что с первого раза не понятно — надо ещё!». ..

Алена ГавриловаДорогие наши инструкторы и все, все, все, кто был в этот день с нами, Господи, вы не представляете, какие эмоции…

Мария Белова Спасибо за прекрасный выходной))) В один день исполнились мои желания — полетать на самолёте и прыгнуть с парашутом. Приятная атмосфера…

Ева Сергеева Спасибо за столь эмоциональный день! Удивлены, насколько ВСЕ сотрудники доброжелательны, а муж вообще поражён гостеприимностью!)) Вернёмся раскусить истину удовольствия свободного…

Отзывы продублированы из нашей группы Вконтакте

Аэротруба в Перми: уникальный вид развлечений

Про прыжки

В студенческие годы, учась в авиационном техникуме им. А. Д. Щвецова, мы с друзьями решились на прыжок с парашютом. Потом я прыгнул еще несколько раз. А после эти несколько раз превратились 1500+ прыжков с парашютом. Парашютные прыжки стали для меня сначала хобби, затем переросли в профессиональный спорт, а позже эта деятельность стала моей работой. В целом занимаюсь парашютным спортом уже 10 лет.

Инструктор Николай Трапезников прыгнул с парашютом более 1500 раз. Фото:Аэротруба WIND ZONE Пермь

Про работу

Первый мой полет в аэротрубе состоялся, когда я имел уже более 500 прыжков с парашютом. Чувства от полета были мне уже знакомы, поэтому я не испытал тех восторженных ощущений, которые испытывает человек впервые попавший в воздушный поток аэротрубы. На сегодняшний день у меня в активе более 200 часов полета в аэротрубе на личную технику.

Мне нравится в моей работе то, что я помогаю всем посетителям испытать то самое чувство свободного полета! Радостно видеть искренние положительные эмоции людей. Это реально здорово! Даже немного завидую нашим посетителям, и немного жалею, что не полетал в аэротрубе на более ранней стадии увлечения парашютным спортом. Думаю, что все сотрудники «Wind Zone» уходят с работы заряженные позитивными эмоциями.

Летать в аэротрубе совершенно безопасно. Фото Аэротруба WIND ZONE Пермь

Про аэротрубу

В здании, где проводятся полеты, всегда сухо, тепло и уютно. Температура в полетной зоне комфортная в любое время года: +20 градусов.

Аэротруба воспроизводит точное ощущение затяжного прыжка с парашютом. Все, кто профессионально занимается у нас в аэротрубе, прогрессируют с неимоверной скоростью и в дальнейшем на соревнованиях показывают самые высокие результаты. Счастливыми от нас уходят абсолютно все и те, кто полетал в тренажере свободного падения, и те, кто приходил в качестве группы поддержки и наблюдал за этим со стороны.

Первый полет. Фото Аэротруба WIND ZONE Пермь

Про пользу полетов

Про посетителей

Полет в аэротрубе подойдет и детям, и заядлым экстремалам. Специальной физической подготовки не требуется – нагрузки при полете не значительны и с ними легко справится каждый. Самому маленькому нашему посетителю было всего 2 года 8 месяцев, хотя официально у нас разрешено летать только с 4 лет. Но если ребенок не боится и сам изъявляет желание к полету, то можно и чуть в более раннем возрасте. Самому возрастному нашему посетителю было 85 лет. Поэтому полетам все возрасты покорны.

Летать можно как угодно, полетные возможности ограничены только человеческой фантазией. Самым зрелищным видом аэротрубного спорта является фристайл еще его называют танцы в аэротрубе. Также сейчас в мире набирает популярность театральные постановки в аэротрубе, можно рассказать целую историю и те, кому довелось это увидеть утверждают, что это было бесподобное зрелище.  

Инструктор единственной аэродинамической трубы в Пермском крае Николай Трапезников.Фото Аэротруба WIND ZONE Пермь

Аэротруба WIND ZONE — одно из самых удивительных мест в Перми.
Полет в аэротрубе — это оригинальный подарок, яркие эмоции и незабываемые впечатления.

Если вы тоже хотите испытать чувство свободного полета или отважиться на прыжок с парашютом, записывайтесь на сеанс по телефону: 8-951-94-79-435. Посмотреть фотографии с полетов можете в группе ВКонтакте: https://vk.com/aerotruba_perm.Δ

Контакты: 

www.wz-perm.ru

Встречная улица, 33б, Пермь

Петербуржец стал чемпионом мира по танцам в аэротрубе

Леонид Волков поразил жюри международных соревнований и миллионы людей по всему свету воздушным вальсом. Танец он исполнял в аэротрубе, выделывая пируэты в потоке воздуха, достигавшем скорости 300 километров в час.

Воздушный вальс

Международный чемпионат по танцам в аэротрубе состоялся в Испании в конце января. Это уже третьи подобные соревнования. На них собрались около 200 спортсменов из 18 стран. Впервые в этом году появилась дисциплина фристайл — танцы в потоке воздуха. И первым чемпионом стал петербуржец Леонид Волков. Молодой человек поразил судей номером, который длился всего 2,5 минуты. Музыкальным сопровождением были вариации на тему вальса Евгения Доги из фильма «Мой ласковый и нежный зверь». Под мелодичный перебор Леонид зашел в аэротрубу и далее на всем протяжении выступления ни разу не коснулся ни пола, ни стен. Он взмывал вверх, парил, переворачивался, будто в замедленной съемке «Матрицы», а его лунной походке вверх тормашками позавидовал бы сам Майкл Джексон. Кстати, по словам Леонида Волкова, в полете сложнее выполнять не кувырки и вращения, а движения, привычные для простой ходьбы или танца.

— Мне всегда был близок именно такой — свободный полет. До этого я тоже принимал участие в соревнованиях, занимал призовые места, но прежде в программе были только технические дисциплины — где нужно показать, например, как можно больше фигур за определенное время, — рассказывает Леонид Волков.

Прежде чем стать воздушным танцором, он успел побыть военнослужащим — отучился в Нахимовском училище, потом в военном университете.

— Мне нравилась военная форма, а все остальное нет. Два года я работал по технической специальности и плевался. А потом вдруг узнал об аэротрубе. И понял: это то, о чем я всегда мечтал, — говорит Леонид.

В 2012 году он бросил надоевшую ему работу в офисе и стал инструктором в одной из первых аэротруб под Питером. Волков одновременно помогал посетителям почувствовать полет в потоке воздуха и сам тренировался, оттачивая головокружительные пируэты.

— Я не учу людей делать фигуры в воздухе. Я пытаюсь «сломать их тело», чтобы они научились чувствовать воздух. Остальное само приходит, — говорит Леонид Волков.

На ветру можно лежать, как на диване

Аэротрубы — новое развлечение. Изначально, с 1960-х годов, их строили для тренировок парашютистов (а еще раньше похожие, но горизонтальные конструкции использовали для моделирования полетов самолетов и снарядов). Принцип работы такой трубы довольно прост — мощные вентиляторы разгоняют воздух до скорости около 300 километров в час, этот поток попадает в трубу, ограниченную сверху и снизу сетками, а по бокам прозрачными стенами. В такой «колбе» и происходят полеты людей. Принцип полета тоже не сложен (по крайней мере в теории) — чем больше площадь, на которую давит поток воздуха, тем с большей скоростью человека поднимает вверх. Если «лечь» на ветер, как на диван, раскинув руки и ноги, тебя подкинет под потолок. Если «встать», приняв вертикальное положение, — можно опуститься вниз и встать на сетчатый пол. 

— Свой номер для чемпионата я тренировал в трубе два часа (напомним, всего он длится 2,5 минуты. — Ред.). С перерывами, конечно, записывая на видео и просматривая. И еще несколько часов то же самое «оттоптал» на земле, — объясняет Леонид.

Его чемпионский полет в трубе кажется легким экспромтом. Хотя на самом деле каждое движение выверено. Во время выступления наушник, который был встроен в шлем Леонида, то и дело барахлил — музыку было почти не слышно, и танцевать пришлось «на ощупь», но Волков ни разу не сбился.

Полеты в аэротрубе сейчас популярное развлечение и быстро развивающийся вид спорта. Однако Леонид считает их искусством, дарующим свободу движения, поэтому и свой танец он назвал «Полетом души».

О аэродинамической трубе FlyStation — Аэродинамической трубе FlyStation

FlyStation — уникальный спортивный аттракцион, симулятор свободного падения, который находится всего в 10 минутах ходьбы от станции метро «Девяткино» (красная линия, север). Он парит в воздухе без какого-либо специального удерживающего устройства. Хорошее настроение и прилив адреналина гарантированы!

Полет в аэродинамической трубе — это как прыжки с парашютом с высоты 4000 метров! Но здесь вы не рискуете своей жизнью. Это отличное развлечение для всей семьи!

Аэродинамическая труба FlyStation — это удовольствие, которое не может сравниться ни с чем другим! И это доступно каждому!

• Воздушный фитнес, помогающий похудеть и стать здоровым!
• Тренинг для любителей активного образа жизни!
• Спортивные развлечения для детей от 4 лет!
• Необычайно взрывной праздник!

Куда пойти в С.Петербург?

Итак, вы еще не решили, куда пойти и хорошо провести время с друзьями? Аэродинамическая труба FlyStation приветствует вас и вашу семью!

Забронируйте рейс заранее или купите подарочный сертификат:

Что вы найдете на FlyStation:

На первом этаже нашего корпуса есть симпатичное уютное кафе. Вы можете провести там некоторое время перед полетом или сразу после того, как вернетесь с небес на землю, и вы сможете поделиться своими эмоциями с друзьями!

На втором этаже вы найдете все необходимое для человека, решившего научиться летать:

• Вежливый администратор на ресепшене с радостью ответит на все ваши вопросы.
• Гардеробные, в которых можно переодеться и подготовиться к полету. Хорошие новости, аренда оборудования включена в стоимость полета.
• Брифинг для новичков.
• Магазин туннельного оборудования и сувениров. Здесь можно купить шлем, футболку, чашку, магнит и чехол для iPhone. Туннельные перелеты с каждым днем ​​становятся все более популярными!
• Здесь вы также можете купить подарочный сертификат для друга!

На третьем этаже находится самое главное во всем здании — полетная камера! Еще одна хорошая новость, вы можете совершенно бесплатно посмотреть, как летают другие люди! Вы можете увидеть обучение своих профессиональных летчиков! Есть также командные комнаты для спортивных флаеров.

Теперь вам не нужно искать в Интернете, куда пойти и как провести время качественно и увлекательно! Вы это уже знаете! Вы можете рассказать своим друзьям о том, о чем они не слышали! Ты будешь первым, где для полета не нужны крылья и парашют! Вы можете сделать то, чего раньше не делали!

Обращаем ваше внимание, что наша аэродинамическая труба работает ежедневно с 9:00 до 2:00 для новичков и круглосуточно для спортсменов! Вы можете летать в любое время! Погодные условия вас не побеспокоят, температура воздуха в летной камере всегда идеальная! А значит, все сезоны станут для вас любимыми, ведь мы всегда открыты для вас!

Ждем вас в аэродинамической трубе FlyStation в любое время дня и ночи!

История аэродинамической трубы

История аэродинамической трубы.

Много-много лет назад, в XVIII веке до нашей эры. Икар жил в Античной Греции. Однажды он поднялся в небо с крыльями из птичьих перьев. Ему так нравилось ощущение полета, что он поднимался все выше и выше, пока солнце не обожгло его крылья. Икар упал в море. Но с тех пор мечта о полете живет в головах большинства людей. Великий художник, инженер и архитектор Леонардо да Винчи наблюдал за множеством летающих птиц. Именно он изобрел первый проект самолета еще в 1485–1489 годах.К сожалению, гению не удалось осуществить задуманное.

Вместо этого в XVIII веке братья Монгольфье подняли в воздух первый воздушный шар, способный выдержать вес человека. В 1797 году в Париже Андре-Жак Гарнерен совершил свой первый прыжок с парашютом. Вскоре это изобретение стало необходимым средством безопасности для увлекательных полетов. В 1804 году парашют спас жизнь воздухоплавателю Кюпаренко.

3 ноября 1881 г. ученый А. Ф. Можайский из г.Петербург получил патент на изобретение самолета. Над его проектом работали лучшие строители мира. В начале ХХ века авиация становилась все более популярной.

Санкт-Петербург — родина не только самолета, но и парашюта. В 1911 году Глеб Котельников изобрел первую парашютную установку. Раньше летчики использовали длинные сложенные «зонтики», но они были недостаточно безопасными. Парашют Котельнокова мог поместиться в такелаж, который летчики носили на спине.Эта конструкция используется по сей день.

Рождение технического чуда

Первые аэродинамические трубы были спроектированы в 70-х годах 19 века. Это был своего рода научный эксперимент. Ученые изучали свойства твердых тел в воздухе. Чуть позже аэродинамические трубы начали использовать военные. Экспериментировали с аэродинамикой самолетов и парашютов. Первая аэродинамическая труба была построена в России в 1871 году преподавателем Артиллерийской академии В. А.Пашкевич .

В 1943 году на авиационной базе в Дейтоне, США, была построена аэродинамическая труба, которая могла поднять человека. Но этот туннель не был предназначен для полетов. Стоимость проекта 750 000 $. В тоннеле был установлен двигатель мощностью 1000 лошадиных сил. Мотор вращал 4-лопастной винт диаметром 6 метров. Скорость вращения составляла 874 об / мин.

Наконец-то произошло это волнующее событие — в 1964 году первый человек полетел в аэродинамической трубе. Произошло это в США, на военной базе Райт-Паттерсон, штат Огайо.Первым туннельным пилотом стал профессиональный парашютист Джек Тиффани . Он тестировал парашюты для Pioneer Parachute Company. Ему было любопытно, может ли ветер удержать его. Это был огромный успех. Тиффани была первым человеком, преодолевшим гравитацию с помощью аэродинамической трубы.

Шаг в будущее

В 1981 году канадец Джинн Жермен осознал, что у этого изобретения большое будущее. Он получил патент и построил первую аэродинамическую трубу для людей.С тех пор люди начали использовать туннели для парашютной и военной подготовки. Ровный ровный воздух дает настоящее ощущение полета.

Парашютисты получили новый уникальный тренажер. Windtunnel — симулятор свободного падения, не имеющий аналогов. Это революционное изобретение наконец позволило человеку летать в воздухе без специального удерживающего оборудования. Мощный воздух осторожно поднимает человека, позволяя ему свободно парить в воздухе без какого-либо риска.

Со временем «Бодифлайлинг» стал самостоятельным видом спорта.Он стал еще более популярным после Олимпийских игр в 2006 году. Выступление туннельных летчиков было частью церемонии закрытия. Наконец, многие люди смогли увидеть красоту и техническую сложность этого нового вида спорта.

Наш ответ на гравитацию

Сегодня полеты в туннелях — необходимая часть подготовки парашютистов. Но это не только для них. Любой из вас может попробовать и получить незабываемые впечатления. Скорость ветра может достигать 300 км / ч.Но он ровный и устойчивый, как в небе. Кстати, у нас высота тоннеля 17 метров!

Ветряные трубы часто используются в фильмах для съемки трюков. Даже сам Джеки Чан любит летать время от времени. Может, поэтому он в такой прекрасной форме.

Теперь, когда у нас наконец-то появилась профессиональная аэродинамическая труба в Санкт-Петербурге , вы можете испытать ощущение свободного падения на себе. Это безопасно и не страшно. Возможность управлять своим телом в воздухе пробуждает ваши творческие способности и дает ощущение счастья.Просто позвольте себе увидеть размеры и разнообразие мира.

В аэродинамической трубе FlyStation он переворачивается вверх ногами!

Датчики | Бесплатный полнотекстовый | Статические и ветровые характеристики чувствительных к давлению красок на полимерной основе с использованием платины и рутения в качестве люминофора

После рассмотрения характеристик чувствительности к давлению, температурной чувствительности и характеристик фотодеградации исследуемых PSP на основе полимеров PtTFPP и Ru (II) , их поведение при испытаниях в сверхзвуковой аэродинамической трубе сейчас исследуется. Поскольку в этих экспериментах в аэродинамической трубе использовались два идентичных трехмерных выступа с закругленными контурами, типичная картина потока по модели выступа в сверхзвуковом набегающем потоке со скоростью 1,3 Маха сначала показана перед обсуждением характеристик двух PSP на полимерной основе, являющихся прошел испытания в аэродинамической трубе.

4.4.1. Картина обтекания трехмерного выпуклого контура с закругленным контуром

4.4.2. Карта поверхностного давления

4.4.3. Механическое разрушение чувствительных к давлению красок

Следует отметить, что данные, собранные в ходе настоящего исследования, не показали никаких признаков удаления краски. Тем не менее, явление отслаивания PSP от поверхности модели действительно происходит на основе фактических наблюдений авторов в ходе испытаний в дозвуковой, сверхзвуковой и гиперзвуковой аэродинамической трубе. Это явление обычно происходит, когда на модель напыляется PSP на полимерной основе с высоким соотношением золь-гель к катализатору / растворителю.Здесь необходимо подчеркнуть, что использование PSP на полимерной основе с высоким соотношением золь-гель к растворителю / катализатору является достаточным, но не обязательно означает, что должны возникать трещины и / или неплотные слои краски. Фактически, основываясь на опыте авторов, что даже при одинаковых процедурах подготовки и условиях испытаний, вероятность появления трещин и / или рыхлых слоев в моделях, напыленных PSP на полимерной основе с высоким содержанием золь-геля к растворителю / доля катализатора составляет около 50%. Таким образом, кажется, что некоторые неизвестные дополнительные факторы действительно способствуют образованию трещин и / или отслаивания слоя краски.Необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять химические свойства чувствительных к давлению красок на основе TEOS.

Причина, которая приводит к резкому снижению интенсивности выходного сигнала PSP на основе полимеров PtTFPP и Ru (II) в первых нескольких последовательных испытаниях в аэродинамической трубе, также неясна.Сделан вывод, что первые несколько слоев покрытия PSP на поверхности модели относительно рыхлые. Эти рыхлые слои краски могут быть удалены сильным набегающим потоком при намотке. Это может объяснить, почему нормализованное отношение интенсивностей быстро падает в течение первых нескольких запусков в аэродинамической трубе в PSP на основе полимеров PtTFPP и Ru (II), используемых в данном исследовании. Кроме того, по сравнению с PSP на основе полимера Ru (II), PSP на основе полимера PtTFPP больше подходит для использования в тех случаях, когда модель с покрытием PSP испытывается в аэродинамической трубе только ограниченное количество раз.Это связано с тем, что снижение интенсивности выходного сигнала менее чувствительно в PSP на основе полимера PtTFPP в первой паре последовательных испытаний в аэродинамической трубе. Тем не менее, сравнимые характеристики наблюдаются в исследуемых PSP на основе полимеров PtTFPP и Ru (II), когда требуется многократное использование модели PSP в течение длительного периода времени.

В поисках совершенства воздушного потока: 90 лет инноваций в аэродинамической трубе

TLT-Turbo имеет давнюю традицию поставки аэродинамических труб, особенно для автомобильной и аэрокосмической промышленности.TLT-Turbo одними из первых сосредоточились на вентиляторах для аэроакустических аэродинамических труб. Как поставщик некоторых из самых известных мировых производителей автомобилей, TLT-Turbo стремится стать известным как мировой лидер в области вентиляторов и систем для аэродинамических труб за счет постоянных инноваций и глубоко укоренившейся страсти к производительности.

Развитие производства аэродинамических труб в TLT-Turbo началось с их предков, компании Dinglerwerke, которая построила свою первую аэродинамическую трубу еще в 1936 году. Десятилетия спустя компания, известная теперь как TLT-Turbo, будет отвечать за некоторые из самых известные установки в аэродинамической трубе.«С самого начала мы установили традицию быть пионерами и новаторами в этой области вентиляции, поскольку мы осознали важность этих систем для испытаний транспортных средств», — говорит Фолькер Шемскат, вице-президент TLT-Turbo.

Первая установка в аэродинамической трубе TLT-Turbo для автомобильной промышленности была построена в 1940 году для FKFS (Научно-исследовательский институт автомобильной техники и автомобильных двигателей) в Штутгарте. Это была низкоскоростная аэродинамическая труба, рассчитанная на скорость ветра до 72 м / с.Позднее эта аэродинамическая труба была передана Daimler.

Испытания автомобилей в аэродинамических трубах начались с таких проектов, как проезд автомобиля Peugeot через Эйфелеву аэродинамическую трубу на rue Boileau в Париже в 1914 году. Целью было получить информацию о том, как изменить форму моделей, чтобы уменьшить аэродинамическое сопротивление . С тех пор эти типы испытаний значительно расширились, и сегодня они становятся все более и более актуальными в качестве средств испытаний для снижения выбросов загрязняющих веществ и шума.«Даже малейшее увеличение аэродинамического сопротивления приводит к снижению расхода топлива», — поясняет Шемскат.

Всего за последние 90 лет TLT-Turbo поставила около 70 аэродинамических труб и испытательных стендов, из которых около 30 были поставлены для автомобильной промышленности. Сюда входит более 70 индивидуальных вентиляторов мощностью от 100 кВт до 88 000 кВт и диаметром от 1 до 15 метров. Среди них — одни из самых известных объектов в мире, такие как трансзвуковая аэродинамическая труба ONERA (Французский аэрокосмический центр) S1 в Модане, Франция, установленная в 1949 году, с двухступенчатым вентилятором встречного вращения диаметром 15 м. с мощностью привода 88.000 кВт. Этот колоссальный вентилятор по сей день остается самым большим вентилятором в мире для аэродинамической трубы, непрерывно работающим с 1952 года.

Еще одним примером долговечности вентиляторов TLT-Turbo является аэродинамическая труба, установленная для Volkswagen в 1965 году. Его вентилятор диаметром 9 метров находится в эксплуатации более 50 лет.

«Сочетание нашего опыта с проверенными эксплуатационными характеристиками и длительным сроком службы этих вентиляторов сделало нас надежным поставщиком во всем мире», — говорит Шемскат.

Этот статус поддерживается на протяжении многих лет, и клиенты, включая Volkswagen, Ferrari, Ford и Audi, возвращаются в TLT-Turbo для повторных заказов.

TLT-Turbo в проектировании и поставке систем вентиляции способствовал появлению инноваций и новых методов, которые они смогли применить в своих конструкциях аэродинамических труб. В 2010 году компания TLT-Turbo поставила вентилятор для аэроакустической аэродинамической трубы для DLR (Немецкого аэрокосмического центра), который отличается специальной конструкцией лопастей и направляющих лопаток для особо низкого уровня шума, а также композитным материалом для лопастей вентилятора. С тех пор это нововведение было применено к большинству их вентиляторов в автомобильных аэродинамических трубах.

«Чаще всего при разработке инноваций в области применения аэродинамических труб руководствуется потребностями конкретного клиента или самого проекта. Чтобы найти новые подходы к решению проблем, возникающих по мере реализации проекта, нам нужно думать на ногах. Затем это дает информацию о будущих проектах и ​​установках и гарантирует, что наше предложение постоянно развивается ».

Некоторые из последних нововведений TLT-Turbo для полевых работ включают применение конструкции «Cut-off» и «Lean / Sweep», которую они применили к конструкции низкоскоростного аэроакустического вентилятора для снижения тона лопастей и широкополосного шума.«Мы также работали с использованием композитных материалов, которые позволили нам применить трехмерную геометрию на направляющих лопатках, что повысило эффективность и общую производительность», — говорит Шемскат.

Использование композитных материалов также применяется в их текущих проектах для автомобильных исследовательских институтов CAERi и CATARC в Китае. Эти проекты в настоящее время находятся на стадии монтажа и ввода в эксплуатацию.

За последние 12 двенадцать лет TLT-Turbo сменили фокус на центральное место в аэродинамических трубах; Веселье.«В прошлом TLT-Turbo поставляла решения« под ключ »в аэродинамической трубе. С 2007 года это предложение изменилось, и теперь его внимание уделяется исключительно вентилятору как ключевому компоненту системы аэродинамической трубы. Наши клиенты по-прежнему пользуются нашим обширным опытом и знаниями в области полных систем аэродинамических труб. Это позволяет нам предоставлять индивидуальное решение, потому что мы понимаем, как отдельные компоненты взаимодействуют друг с другом », — сообщает Szemskat.

«Это дает нам больше возможностей для настройки.Каждый вентилятор и его проектное планирование адаптированы к конкретной установке. Автономные приводные системы с локальным управлением, системами управления и контроля и их подключение к основной цифровой системе управления также составляют часть нашего портфолио. Наш опыт в поставке и установке аэродинамических труб «под ключ» означает, что мы можем признать важность конкретных характеристик аэродинамических труб для конструкции вентилятора ».

Пейзажная аэродинамическая труба

Ландшафтная аэродинамическая труба — это специализированная испытательная установка для оценки ветровых нагрузок на высотные здания, спортивные арены, длиннопролетные мосты, сооружения речных и морских портов, буровые установки и уникальные сооружения.

Комплекс LWT отличается просторной испытательной площадкой и современным оборудованием. Длина испытательного участка достаточна для моделирования атмосферного пограничного слоя, характерного для ветровой картины на исследуемой строительной площадке, что значительно повышает точность определения ветровой нагрузки.

Ширина испытательной секции 11 м достаточна для размещения крупномасштабных моделей с необходимыми деталями. Это особенно важно для получения правильных данных для высотных зданий и мостов, когда требуется моделировать элементы окружающего ландшафта и прилегающие здания.

Размер испытательной секции и современный инструментарий делают Ландшафтную аэродинамическую трубу Крылова уникальной в России и ведущей испытательной лабораторией в мире в области аэродинамических исследований для гражданского строительства и архитектурного проектирования.

Основные характеристики:

• Моделирование пограничного слоя земли
• Форма испытательного участка — прямоугольная 11 × 2,3 м
• Поворотный стол D = 10 м, точность угла поворота — 0,1 град.
• Шестерня ходовая, точность хода — 0.5 мм
• Контроль температуры и влажности воздуха (климат-контроль)

Виды аэродинамических испытаний высотных зданий:

• Оценка ветровых нагрузок
• Измерение средних и пиковых ветровых нагрузок
• Измерение аэродинамических факторов для здания
• Оценка уровня комфортности пешеходных зон
• Исследование схем воздушного потока над вертолетными площадками
• Моделирование снегонакопления на крышах
• Определение снеговых нагрузок
• Исследование аэроупругих явлений, таких как вихревой резонанс, флаттер, галопирование, расходимость и т. Д.

Виды аэродинамических испытаний мостов:

• Измерение аэродинамических факторов
• Определение критических скоростей ветра, вызывающих опасные колебания
• Определение амплитуд колебаний мостовых надстроек, опор, тросов
• Оценка ветровых нагрузок
• Оценка снеговых нагрузок на пролет моста
• Оценка обледенения тросов, стоек, ограждений
• Оптимизация аэродинамики моста
• Разработка пассивных и активных гасителей вибрации

Контактное лицо:

Заместитель начальника гидроаэродинамического управления
Ph.D, MBA, член IABSE
Сергей Ю. Соловьев
e-mail: [email protected]
Тел .: 8 (906) 251-23-10

ПОДЗВУКОВОЙ ВЕТРОВОЙ ТОННЕЛЬ 305 мм

Компактная, практичная аэродинамическая труба открытого цикла для изучения аэродинамики. Аэродинамическая труба экономит время и деньги по сравнению с полномасштабными аэродинамическими трубами или бортовыми лабораториями и предлагает широкий спектр экспериментов.

Аэродинамическая труба дает точные результаты и подходит для студентов и исследовательских проектов.TecQuipment предлагает широкий спектр дополнительных моделей и приборов, включая компьютерную систему сбора данных.

Воздух поступает в туннель через аэродинамически спроектированный воздушный поток (конус), который линейно ускоряет воздух. Затем он попадает в рабочую секцию и проходит через решетку перед тем, как пройти через пользователя дифференциала, а затем в осевой вентилятор с регулируемой скоростью. Решетка защищает вентилятор от повреждений незакрепленными предметами. Воздух выходит из вентилятора, проходит через глушитель и возвращается в атмосферу.

Отдельный блок управления и КИП контролирует скорость осевого вентилятора (и скорость воздуха в рабочей части). Блок управления и КИП также включает манометры и электрические розетки для подачи электроэнергии на другие дополнительные приборы.

Рабочий участок тоннеля представляет собой квадратное сечение с чистой крышей, стенками и полом. Боковины съемные. Пол и каждая боковая панель имеют специальное положение для поддержки дополнительных моделей аэродинамической трубы.В комплект поставки аэродинамической трубы входят транспортир и держатель модели для поддержки и точной регулировки угла наклона любых установленных моделей.

Статическая трубка Пито и проходящая трубка Пито подходят для рабочей секции до и после любых моделей. Они подключаются к манометрам блока КИП (или другим дополнительным приборам) для отображения давления.

Металлический каркас поддерживает аэродинамическую трубу. Рама оснащена запирающимися колесиками для удобной мобильности.

Электронные датчики на дополнительном оборудовании в аэродинамической трубе могут подключаться к универсальной системе сбора данных TecQuipment (VDAS®, не входит в комплект).VDAS® обеспечивает точный сбор данных в реальном времени, мониторинг, отображение, вычисление и построение графиков всех соответствующих параметров на подходящем компьютере (компьютер в комплект не входит).

Аэродинамическое моделирование деревьев для небольших исследований в аэродинамической трубе | Лесное хозяйство: Международный журнал исследований леса

Аннотация

В аэродинамике зданий и окружающей среды необходимо моделировать исследования в аэродинамической трубе естественных растительных структур, таких как кусты или деревья.С точки зрения механической жидкости, эти конструкции существенно отличаются от искусственных конструкций из-за их структурной гибкости и проницаемости. В то время как мелкомасштабное моделирование технических структур широко известно, существует недостаток знаний об адекватном моделировании растительных структур. В данной статье представлены аэродинамические характеристики негибких модельных деревьев с кронами разной пористости. Измерения силы сопротивления и поля потока проводились в однородном потоке или потоке в пограничном слое соответственно.Измерения силы дали коэффициенты сопротивления в диапазоне 0,8–1,2. Это хорошо согласуется с естественными деревьями для малых скоростей ветра (<10 м с ⁻¹ ). Измерения поля потока показывают типичные характеристики следа проницаемых структур с расширенными или даже отделенными зонами рециркуляции по сравнению с непроницаемыми телами. С помощью спектрального анализа был обнаружен сдвиг энергии от более низких частот к более высоким, то есть разрушение более крупных вихревых структур на более мелкие вихри в области коронного следа.

Введение

Для исследования городских или сельских районов в аэродинамической трубе здания и растительные конструкции необходимо моделировать в мелком масштабе. Типичными целями таких испытаний в аэродинамической трубе являются ветровые нагрузки на здания, рассеивание загрязняющих веществ или комфорт ветра для пешеходов. При исследовании растительных структур большой площади представляет интерес перетекание через навесы. Это важно для понимания штормовой устойчивости сельскохозяйственных культур и древостоев; обменные процессы тепла, газов и влаги; или выпадение тумана и переносимых по воздуху загрязнителей, а также распространение лесных пожаров. Чтобы перенести результаты аэродинамической трубы в крупномасштабные размеры, при моделировании необходимо учитывать определенные правила, так называемые критерии подобия. Что касается строительных конструкций, нам доступны исчерпывающие сведения об этих критериях подобия. Напротив, имеется меньше знаний и опыта в отношении соответствующего аэродинамического моделирования растительных структур, таких как кусты или деревья.

Растительные структуры из-за их пористости проницаемы для ветра. Поля течения вокруг пористых тел и за ними имеют характерные отклонения по сравнению с твердыми непористыми телами.Для проницаемых тел след простирается дальше по потоку по сравнению с непроницаемыми телами, и существующая зона рециркуляции может быть отделена. Пористые тела имеют большую поверхность, подверженную поверхностному трению. Таким образом, трение вносит значительный вклад в общее сопротивление потоку или лобовое сопротивление. Поверхностным трением больше нельзя пренебрегать, как в случае с обтекаемыми телами, где разница давлений на наветренной и подветренной сторонах считается доминирующей для сопротивления. Кроме того, деревья и кусты гибкие, и поэтому происходит взаимодействие жидкости и конструкции.Деревья могут изменять свою форму и проявлять различные аэродинамические свойства при воздействии сильного ветра (Rudnicki et al. , 2004; Ruck, 2005; Vollsinger et al. , 2005). С точки зрения механической жидкости, вегетативные структуры представляют собой очень сложную «пористую среду», состоящую из стеблей, ветвей, стеблей и листьев или игл, каждая из которых образует пограничный слой в ветровом потоке. Применение принципов классической аэродинамики обтекаемого тела ограничено. Критерии подобия, действующие и одобренные для непроницаемых жестких конструкций, часто не могут быть применены для моделирования растительности.

На сегодняшний день выполнено несколько комплексных систематических исследований, позволяющих сформулировать критерии подобия для аэродинамического моделирования растительных структур. В аэродинамической трубе растительные структуры, такие как кусты или деревья, часто моделируются с помощью аксессуаров для моделирования железнодорожных пейзажей. Кроме того, использовались щетки, металлические сетки, ветки деревьев, ватные шарики, деревянные колышки, пластиковые полосы, металлические сетки и спичечные палочки. Большинство из вышеупомянутых подходов использовалось для моделирования ветрозащитных полос, а не лесонасаждений или отдельных деревьев.Мерони (1968) исследовал характеристики ветра и турбулентности в модельном лесу и над ним. Модельный лес был построен из одиночных модельных деревьев, изготовленных из вечнозеленых ветвей, имитированных пластиком. Проверка правильности настройки проводилась путем сравнения коэффициентов сопротивления и типичных характеристик следа между деревом модели и реальным деревом. В другой попытке Meroney (1980) использовал очистители труб, чтобы смоделировать защитные полосы, состоящие из взрослых хвойных деревьев. Было уделено внимание поддержанию отношения высоты защитной полосы H к длине шероховатости (грунта) z _o , что считалось доминирующим критерием подобия для этого вида исследований. Исследования поля потока с помощью сложной аэроупругой модели леса, разработанной Гардинером в Эдинбурге (Великобритания), были выполнены Стейси и др. (1994). Гардинер учел не только аэродинамическое сходство, но и структурное динамическое сходство. Одиночные деревья изготовлены из литых под давлением стволов из нейлона-66 и ветвей из полиэтилена низкой плотности. Особое внимание было уделено проектированию элементов искусственной ветки, чтобы добиться желаемых коэффициентов сопротивления и общей формы дерева.Кроме того, масса и жесткость модельного дерева были скорректированы для соответствия правильной частоте естественных колебаний. В этой модели леса были выполнены изгибающие моменты ствола на уровне земли и измерения поля потока внутри и над пологом. Чен и др. (1995) исследовал поля течения в вырубках леса в аэродинамической трубе. Их лес состоял из гибких модельных деревьев с собственной частотой 2,2 Гц. Пластиковые полосы определенной поверхности, моделирующие листву, были установлены радиально на двух переплетенных стальных проволоках, образующих ствол дерева. Такой подход позволяет легко моделировать определенную плотность / индекс площади листьев, и был построен модельный стенд с индексом площади листьев 6,3. Совсем недавно Обрун и Лейтл (2004) и Обрун и др. (2005) использовало расположение открытых колец, сделанных из металлических сеток. Их цель состояла в том, чтобы смоделировать весь лес и его интегральное влияние на средний поток и структуру турбулентности в области над пологом, чтобы изучить обмен биогенными выбросами между лесами и атмосферой. Дополнительные примеры моделирования лесных насаждений можно найти у Агстера и Рака (2003), а также у Зашке и Рака (2007).В обоих исследованиях использовался пенопласт с открытой пористой структурой (поролон 10 пор на дюйм (p.p.i.)), и изучалась устойчивость к штормам на окраине леса. Однако в упомянутых выше исследованиях основное внимание всегда уделялось моделированию древостоев или ветрозащитных полос, а не отдельных деревьев. Не сообщается подробное описание элементов проектирования деревьев модели и не сообщается о том, как вариации в расположении или составе влияют на сопротивление и обтекание отдельных деревьев.

Не экспериментальное, а численное исследование обтекания отдельных деревьев было выполнено Гроссом (1987). В этом исследовании усредненные по Рейнольдсу уравнения Навье – Стокса (RANS) были замкнуты путем использования дополнительного дифференциального уравнения для переноса турбулентной кинетической энергии и алгебраического соотношения Прандтля – Колмогорова для формулировки турбулентной вихревой вязкости. Влияние пористых крон деревьев на поле потока учитывалось методом взвешенного сопротивления. Основываясь на объемной пористости кроны, было выполнено смешение переменных невозмущенного потока, рассчитанных с помощью уравнений RANS, и переменных возмущенного потока внутри кроны дерева, чтобы получить окончательное поле потока.

В данной статье представлены результаты измерений силового поля и поля течения индивидуально изготовленных малогабаритных модельных деревьев. Исследованы модельные деревья шаровидной кроны, различающиеся пористостью кроны. Для реализации различных проницаемостей меняли материал, образующий корону, и его плотность упаковки или объем пор. Всего было изготовлено и испытано 12 прототипов с коронками из древесной шерсти, сизалевого волокна и пористой пены. Он не был предназначен для моделирования какого-либо определенного вида или породы дерева.Цель этого исследования состояла в том, чтобы проверить, насколько далеко можно контролировать характеристики лобового сопротивления и следа модельных деревьев или влиять на них с помощью различной пористости кроны (плотности упаковки) и выбранного материала, формирующего крону, чтобы иметь возможность моделировать живые кроны деревьев разных видов. густота листвы / веток.

Для всех модельных деревьев были определены коэффициенты сопротивления c _d при воздействии на них однородного профиля потока. Поля потока вокруг выбранных модельных деревьев были измерены с помощью двухкомпонентной лазерной доплеровской велосиметрии (LDV).Поля течения анализировались относительно средней и турбулентной скорости потока в продольном и вертикальном направлениях. Кроме того, были оценены составляющая напряжения Рейнольдса u ′ w ′, турбулентная кинетическая энергия (tke) и распределение турбулентной кинетической энергии составляющей скорости u в спектральной области.

Материалы и методы

Модельные деревья

Изготовлено двенадцать различных модельных деревьев с кронами из древесной ваты, сизалевого волокна или пористой пены (поролон 10 шт.число Пи.). Когда использовалась древесная вата или сизалевое волокно, заданная масса материала была включена в основную стойку для дерева, заполняя сферический объем заданного диаметра (рис. 1). Таким образом, могут быть реализованы различные пористости коронки. Все исследуемые деревья были жесткими, т.е. гибкость и динамическое поведение натуральных деревьев не учитывались.

Рисунок 1.

Различные типы деревьев моделей.

Рисунок 1.

Различные типы модельных деревьев.

В Таблице 1 дан обзор модельных деревьев из древесной шерсти. Древесноволокнистый материал имеет морфологию ленты / полос. Диаметр кроны всех древесно-шерстяных деревьев составляет примерно 0,085 м. Расстояние от земли до кроны составляет 0,03 м, диаметр ствола — 0,004 м. Максимальный разброс плотности укладки кроны составляет 3 раза (деревья № 4 и 5, см. Табл. 1). Для исследования чувствительности аэродинамических характеристик были изготовлены модельные деревья с небольшими вариациями плотности упаковки (дерево №2, 3 и дерево № 5, 6). Для всех деревьев, перечисленных в таблице 1, были определены коэффициенты сопротивления c _d . Кроме того, полей обтекания вокруг дерева нет. 1, 4 и 5 были измерены двухкомпонентным LDV.

Сводка древесно-шерстяных деревьев

Сводка древесно-шерстяных деревьев

Подобно деревьям из древесной шерсти, описанным ранее, были изготовлены модельные деревья с кронами из сизалевого волокна.Сизалевый волокнистый материал имеет морфологию нити / волокна и отличается от ленточной / полосообразной морфологии древесноволокнистого материала. Ожидалось, что различие в морфологии приведет к разным коэффициентам сопротивления и характеристикам следа. В таблице 2 приведены данные модельных деревьев с кронами из сизалевого волокна. Для всех деревьев из сизаля из волокон были определены коэффициенты сопротивления c _d , а для дерева № 7, 10 и 11 были выполнены измерения поля потока.Все деревья сизалевого волокна имеют приблизительный диаметр сферической кроны 0,09 м с нижней частью кроны 0,025 м над землей и диаметром ствола 0,004 м.

Сводка деревьев из сизаля из волокна

Сооружения в аэродинамической трубе

Профиль нижележащего пограничного слоя важен для характеристик потока в следе. Ожидается, что из-за усиленного турбулентного перемешивания и нисходящего переноса горизонтального импульса возмущения потока в подветренной части, вызванные препятствиями, будут подавляться более эффективно по сравнению с однородным приближающимся потоком.По той же причине отрыв потока на краях препятствия более сильно подавляется в потоках пограничного слоя, что приводит к уменьшению отрывных пузырей.

Техника измерения

Для измерения сопротивления использовался самодельный механический баланс сил. Потери на трение, присущие устройству, были определены и учтены при окончательном расчете сопротивления. Установка была проверена на основе измерений силы сопротивления на твердой сфере с гладкой поверхностью. Сравнение измерений с литературными данными показало удовлетворительное согласие (рис. 2).

Рисунок 2.

Рисунок 2.

В вертикальной плоскости x — z вдоль центральной оси дерева были выполнены двухкомпонентные измерения LDV. Система LDV состоит из аргон-ионного лазера непрерывного действия мощностью 4 Вт и оптоэлектронных компонентов. Использование ячеек Брэгга позволило разрешить реверсирование потока. Поскольку система LDV работает в режиме прямого рассеяния, могут быть реализованы высокие частоты дискретизации поля скорости.В настоящем исследовании горизонтальная продольная составляющая скорости u и вертикальная составляющая скорости w измерялись одновременно с частотой дискретизации 500 Гц. Дополнительную информацию о системе LDV можно найти у Фрэнка и Рака (2005) или Ихвана и Рака (2006).

Результаты

Коэффициенты сопротивления

На рисунке 3 показаны измеренные коэффициенты сопротивления древесной шерсти. Поскольку модельные деревья не показали никакой деформации для исследованного диапазона скоростей, коэффициенты сопротивления были рассчитаны с использованием начальных площадей лобовой кроны в неподвижном воздухе. Анализ данных показывает, что коэффициент сопротивления почти не зависит от скорости для всех модельных деревьев, испытанных на скорость приближения ветра более 6 м с ^-1 . Все коэффициенты лобового сопротивления находятся в диапазоне от 1,0 до 1,2. Чувствительности к углу атаки ветра не обнаружено.

Рисунок 3.

Коэффициенты сопротивления c _d деревьев древесной шерсти.

Рис. 3.

Коэффициенты сопротивления c _d древесной шерсти.

На Рисунке 4 показаны коэффициенты сопротивления сизалевых волоконных деревьев. Как и прежде, модельные деревья не деформировались в зависимости от скорости ветра, а коэффициенты сопротивления рассчитывались на основе площади лобовой части в неподвижном воздухе. Результирующие коэффициенты практически не зависят от скорости, когда набегающий поток превышает 6 м с ⁻¹ и лежит в диапазоне от 0.8 к 1.1. Чувствительности к лобовому сопротивлению от угла атаки ветра не наблюдалось.

Рис. 4.

Коэффициенты сопротивления c _d деревьев из волокон сизаля.

Рисунок 4.

Коэффициенты сопротивления c _d деревьев из волокон сизаля.

Кроме того, коэффициент сопротивления базовой стойки для дерева без использования какого-либо материала и пенопласта 10 p.p.i. дерево (рис. 1). Измерения показали, что практически не зависящие от скорости коэффициенты сопротивления изменяются от 0.5–0,6 и 0,9–1,0 для основной стойки и пенопласта соответственно. Опять-таки, не зависящий от скорости диапазон сопротивления был найден для приближающихся скоростей потока больше 6 м с ^-1 .

Поля обтекания одиночных деревьев

Временные ряды скорости обоих компонентов были оценены в отношении средних величин и стандартных отклонений. Рассчитаны корреляции колеблющихся частей u и w , а также спектральное распределение турбулентной кинетической энергии компоненты скорости u .При профиле нижележащего потока, описанном в уравнении (1), гарантировалась скорость 6,9 м с ^-1 на минимальном дне короны (0,03 м). Таким образом, всегда превышался критический порог 6 м с ⁻¹ , который был найден для коэффициентов сопротивления, не зависящих от скорости (рисунки 3 и 4). Чтобы облегчить сравнение между исследованными модельными деревьями, данные поля потока были нормализованы со скоростью ветра на высоте верхушки дерева (tt) в невозмущенном приближающемся потоке u _tt , а масштабы длины нормировались соответствующими диаметр коронки D .

На следующих рисунках контурные графики нормализованной горизонтальной скорости u ⁺ = uu _tt ⁻¹ (Рисунок 5), нормализованная вертикальная скорость w ⁺ = wu _tt ⁻¹ (Рисунок 6), графики обтекания ψ ⁺ = ∫ u ⁺ ( z ) d z (Рисунок 7), нормализованная составляющая напряжения Рейнольдса u ′ w ′ u _tt ⁻² (рисунок 8) и мера для нормированной кинетической энергии турбулентности tke ⁺ = ( u ^{′ 2} + w ^{′ 2} ) u _tt ⁻² (Рисунок 9). На каждом рисунке показаны данные измерений трех деревьев из древесной шерсти (дерево 1, 4 и 5), трех деревьев сизалевого волокна (дерево 7, 10 и 11) и пенопласта 10 p.p.i. показано дерево. Чтобы можно было сравнить поля потока вокруг проницаемых и непроницаемых препятствий, включено поле потока вокруг твердой непроницаемой сферы из пенополистирола диаметром 0,08 м, помещенной на ствол высотой 0,03 м и диаметром 0,004 м.

Рис. 5.

Нормализованная горизонтальная скорость u ⁺ = uu _tt ⁻¹ [-].

Рисунок 5.

Нормализованная горизонтальная скорость u ⁺ = uu _tt ⁻¹ [-].

Рис. 6.

Нормализованная вертикальная скорость w ⁺ = wu _tt ⁻¹ [-].

Рисунок 6.

Нормализованная вертикальная скорость w ⁺ = wu _tt ⁻¹ [-].

Рисунок 7.

Рисунок 7.

Рис. 8.

Компонента нормализованного напряжения Рейнольдса u ′ w ′ u _tt ⁻² [-].

Рис. 8.

Нормализованная составляющая напряжения Рейнольдса u ′ w ′ u _tt ⁻² [-].

Рис. 9.

Измерение нормированной кинетической энергии турбулентности, tke ⁺ = ( u ′ ² + w ′ ² ) u _tt ⁻² [-].

Рис. 9.

Мера для нормализованной кинетической энергии турбулентности, tke ⁺ = ( u ′ ² + w ′ ² ) u _tt ⁻² [-].

Спектральный анализ

Спектральный анализ временных рядов скоростей обеспечивает распределение турбулентной кинетической энергии в частотной области. Из-за переноса вихрей средним адвективным потоком дается корреляция между размером вихря и частотным спектром. Маленькие вихревые структуры соответствуют высоким частотам, а большие — низким частотам.

На рисунке 10 показаны распределения турбулентной кинетической энергии продольной компоненты скорости и в частотной области. На каждой диаграмме можно найти спектр скорости невозмущенного набегающего потока на высоте центра короны и эталонный спектр (спектр Кармана). Кроме того, показаны спектры спутного следа в положении, в 2,3 раза превышающем диаметр короны по ветру от центра короны на высоте центра короны.Выбрана частота дискретизации 500 Гц.

Рис. 10.

Спектральное распределение турбулентной кинетической энергии продольной компоненты скорости u .

Рис. 10.

Спектральное распределение турбулентной кинетической энергии продольной компоненты скорости u .

Обсуждение

Коэффициенты сопротивления

В целях проверки дерева модели сначала представлены коэффициенты сопротивления, измеренные в однородном приближающемся потоке. Коэффициенты динамического сопротивления c _{d, dyn} (уравнение 3) различных молодых естественных лиственных деревьев (Vollsinger и др. , 2005) и хвойных деревьев (Rudnicki и др. , 2004) показаны на рисунке 11.

Рисунок 11.

Рисунок 11.

Как видно из рисунка 11, коэффициенты сопротивления c _{d, dyn} для всех исследованных видов колеблются от 0,5 до 1,1, причем хвойные деревья показывают более высокие значения, чем лиственные деревья.Что касается только лиственных деревьев, то разнообразие коэффициента сопротивления ограничено диапазоном 0,6–0,9. Коэффициенты лобового сопротивления являются самыми высокими при малых скоростях потока и уменьшаются с увеличением скорости ветра. В то время как коэффициенты сопротивления хвойных деревьев (болиголова, сосны и красного кедра) неуклонно и почти линейно уменьшаются во всем исследованном диапазоне скоростей, коэффициенты сопротивления лиственных деревьев уменьшаются только в нижнем диапазоне скоростей. Для лиственных деревьев начальное уменьшение коэффициентов сопротивления при наличии слабого ветра более выражено, чем для хвойных.Их коэффициенты сопротивления асимптотически приблизительно равны 0,6–0,7. Это отражает более эффективное приспособление лиственных пород к ветровой нагрузке.

При рассмотрении рисунка 3 не наблюдается значительного влияния плотности упаковки кроны на коэффициенты сопротивления древесной шерсти, все коэффициенты сопротивления лежат в диапазоне 1,0 < c _{d, dyn} <1,2. Хотя плотность упаковки дерева 4 и дерева 5 изменяется в 3 раза, были измерены только незначительные изменения сил сопротивления.Кроме того, не было обнаружено систематического изменения сил сопротивления в зависимости от плотности упаковки, то есть никакой корреляции между коэффициентом сопротивления и плотностью упаковки. По сравнению с коэффициентами динамического сопротивления живых деревьев (рис. 11) древесно-шерстяные деревья в целом показывают несколько более высокие значения. Однако хорошее соответствие между исследованными модельными деревьями и хвойными деревьями можно найти для малых скоростей ветра ( u <10 м с ⁻¹ ).

Изменения в плотности упаковки сизалевых волоконных деревьев также не привели к широкому изменению сил сопротивления (рис. 4).И снова плотность упаковки мало повлияла на коэффициент лобового сопротивления. Были измерены коэффициенты сопротивления 0,8 < c _{d, dyn} <1,1. Корреляция между плотностью упаковки и коэффициентом сопротивления не выявлена. Коэффициенты сопротивления сизалевых волокон несколько меньше, чем у древесноволокнистых деревьев (Рисунок 3), и лучше согласуются с естественными деревьями (Рисунок 11). Было найдено удовлетворительное согласие, особенно для малых скоростей ветра.

Независимость коэффициента аэродинамического сопротивления c _{d, dyn} от плотности упаковки, наблюдаемая в исследованиях, объясняется укрытием, обеспечиваемым расположенными наветренными соседними элементами короны. Испытания на живых деревьях Mayhead et al. (1975) показал, что большинство ветвей защищено от ветра другими ветвями и что до 50 процентов навеса можно удалить без влияния на аэродинамическое сопротивление.

Оба вида деревьев моделей не показали никакой зависимости коэффициентов сопротивления от скорости потока. Поскольку конструкции модельного дерева были относительно жесткими, деформаций в исследованном диапазоне скоростей не наблюдалось. Упорядочения ни структуры ствола и веток, ни листвы не наблюдалось.Следовательно, коэффициенты динамического сопротивления не уменьшались с увеличением скорости, как у живых деревьев. Коэффициенты сопротивления древесной шерсти и сизалевых волокон были того же порядка, что и для пенопласта 10 p.p.i. модельное дерево и выше, чем у базовой стойки для дерева (Рисунок 1). При использовании древесной шерсти можно было получить почти в два раза более высокий коэффициент лобового сопротивления по сравнению с базовой стойкой для дерева. Это четко отражает влияние дополнительно включенного материала, образующего коронку, на силу сопротивления.

Поля обтекания одиночных деревьев

Анализ рисунков 5–9 показывает, что области потока проницаемых модельных деревьев, подверженные влиянию препятствий, имеют большие пространственные протяженности, чем твердые, непроницаемые пенополистирольные деревья. Сливные потоки через проницаемые кроны приводят к меньшей конвергенции потоков, протекающих над деревом и под ним, по сравнению со сплошным пенополистиролом. Таким образом, возмущения потока пористых тел, вызванные препятствиями, сохраняются на больших расстояниях по ветру.Большие протяженные области следа за одиночными стоящими деревьями были также обнаружены в численном исследовании Гросса (1987) и в экспериментальных исследованиях Рака и Шмидта (1986) или Рака и Адамса (1991). Рак и Шмидт (1986) и Рак и Адамс (1991) исследовали поля потока вокруг живых белых елей ( Picea glauca var. conica ) высотой ∼0,3 м, подвергнутых моделированию потока в пограничном слое в аэродинамической трубе. Они обнаружили, что вихревые структуры, вызванные препятствиями, смещаются дальше по течению за живыми белыми елями по сравнению с твердым непроницаемым препятствием той же формы.

Зоны рециркуляции, т.е. области с u ⁺ <0 (рисунок 5), очевидно, имеют небольшую протяженность. Они не были получены измерениями LDV, за исключением проницаемого дерева из пены 10 p.p.i. где можно найти отчетливую обособленную область рециркулирующего потока за пористой коронкой модели. Существенного влияния объемной пористости (плотности упаковки) короны на пространственные протяженности кильватерных полей не зарегистрировано. Хотя плотности упаковки «Дерево 04» и «Дерево 05» различаются в 3 раза, на контурных графиках u ⁺ можно увидеть только незначительные различия.Небольшое влияние пористости кроны на характеристики следа u ⁺ за ветрозащитными поясами крон деревьев с умеренной и высокой пористостью также отмечалось в предыдущих исследованиях (Ruck, 2008). Напротив, существуют явные различия для проницаемых и непроницаемых модельных деревьев. В то время как поле скоростей u ⁺ в подветренной части дерева модели непроницаемого пенополистирола при xD ⁻¹ = 3, кажется, почти возвращается к приближающимся значениям потока, проницаемые деревья модели показывают отклоненные поля потока, все еще равные xD ⁻¹ = 5.Сопоставимые результаты были получены и Гроссом (1987). Его численное моделирование выявило отклоненные поля потока, простирающиеся на 3–4 диаметра кроны ниже по потоку от шарообразной пористой кроны дерева. Поле вектора скорости подветренной стороны живых белых елей, измеренное Раком и Шмидтом (1986) и Раком и Адамсом (1991), показывает заметные отклонения от приближающегося потока в конце области измерения на 2,5 диаметра кроны ниже по потоку от центра дерева.

Большие пятна положительной и отрицательной вертикальных скоростей потока w ⁺ ясно видны для всех проницаемых деревьев на Рисунке 6. По сравнению с непроницаемым пенополистиролом можно увидеть значительное пространственное увеличение участков с ненулевой вертикальной скоростью потока в направлении среднего потока. Области с максимальными вертикальными скоростями отделяются от проницаемых коронок, но кажутся прикрепленными к дереву модели из непроницаемого пенополистирола. Большие отдельные области максимальных вертикальных скоростей были также обнаружены при численном моделировании Гроссом (1987) и в экспериментальных исследованиях Рака и Шмидта (1986) и Рака и Адамса (1991).

Линии тока на рис. 7 показывают изолинии ψ ⁺ , вычисленные согласно ψ ⁺ = ∫ u ⁺ ( z ) d z . Даже для проницаемых модельных деревьев могут быть обнаружены сужающиеся линии тока, указывающие на то, что значительные объемы потока проходят, а не проходят через кроны. При сравнении проницаемых модельных деревьев с непроницаемым пенополистиролом очевидно более быстрое уменьшение возмущения потока в подветренной части твердого пенополистирола. Вертикальная протяженность зоны смещения немного увеличена в случае непроницаемого модельного дерева. Однако направленный вниз поток сразу за кроной модели из твердого пенополистирола сильнее, чем у водопроницаемых деревьев. У земли скорости продольного потока в подветренной части непроницаемого модельного дерева выше.

На рисунке 8 большие области повышенных напряжений Рейнольдса u ‘ w ‘ присутствуют в следах пористых деревьев модели. Эти области простираются дальше вниз по потоку в след, чем это имеет место для твердого пенополистирола.Опять же, точки с максимальными абсолютными значениями отделяются от проницаемых коронок, но не от непроницаемой коронки из пенополистирола. Области максимальных абсолютных напряжений Рейнольдса сосредоточены на высоте вершины дерева. Ниже кроны дерева, от земли до уровня кроны, можно обнаружить вторичные положительные максимумы u ′ w ′. Это согласуется с выводами Рака и Шмидта (1986) и Рака и Адамса (1991), а также Гросса (1987). Области максимальных напряжений Рейнольдса u ‘ w ‘ обусловлены сильно отклоненными профилями потока.В областях с высокой скоростью сдвига ∂u / ∂z по своей природе присутствуют повышенные напряжения Рейнольдса u ‘ w ‘. Из-за положительного градиента вертикальной скорости ∂u / ∂z на вершине короны, напряжения Рейнольдса u ′ w ′ здесь отрицательны. Напряжения Рейнольдса вторичных максимумов у земли положительны. Это связано с отрицательным градиентом скорости в верхней части земли до уровня кроны.

Контурные графики на Рисунке 9 показывают широкие области повышенной турбулентной кинетической энергии tke в полях потока за пределами пористых венцов, но только небольшую область за сплошным деревом модели.Области максимальной турбулентной кинетической энергии сосредоточены на высоте верхушки дерева или немного ниже и четко отделены от земли. Объяснение, данное в предыдущем абзаце для пятен максимальных напряжений Рейнольдса u ′ w ′, снова остается в силе. Из-за сильного сдвига скорости около вершины короны увеличивается производство турбулентной кинетической энергии. У Рака и Шмидта (1986) пятна повышенной турбулентной кинетической энергии также можно найти в подветренной части возле верхушки дерева.Кроме того, контурные графики на Рисунке 9 предполагают области повышенной турбулентной кинетической энергии tke под кронами у земли для большинства модельных деревьев. Однако эти области не полностью описываются измерениями.

Качественно результаты этого исследования хорошо согласуются с выводами Рака и Шмидта (1986) и Рака и Адамса (1991), а также Гросса (1987). Однако следы, измеренные в этом исследовании, показывают немного большие пространственные протяженности с полями потока, которые все еще не восстановлены полностью на 5 диаметрах кроны ниже по потоку от модельных деревьев.Вариации плотности укладки кроны не привели к значительным изменениям поля потока ни для древесной шерсти, ни для деревьев сизалевого волокна. Систематическое увеличение или уменьшение плотности упаковки включенного материала коронки не было отражено сопутствующим увеличением или уменьшением любого исследуемого параметра, описывающего поток. Даже большие изменения плотности коронной упаковки не вызывали заметных изменений полей течения. Хотя плотность укладки кроны древесной шерсти 4 и 5 изменяется в 3 раза, больших отклонений в характеристиках потока в следах не обнаружено.

Спектральный анализ

Явление спектрального сдвига также ранее было обнаружено в исследовании в аэродинамической трубе Мерони (1968). Спектральный анализ временных рядов скоростей в точках в пределах модельного полога леса ясно показал увеличенные энергосодержащие фракции в части с более высокой конечной частотой. Напротив, спектры мест над куполом не выявили значительного сдвига энергии в сторону более высоких частот.Наклон примерно -5/3 был обнаружен как для участков над, так и под пологом. Однако сравнение спектров, полученных в следах отдельных деревьев и целых древостоев, ограничено. Как указано в аналогии со слоем смешения, проведенной Финниганом (2000), в полях течения над лесами и внутри них преобладают крупномасштабные когерентные вихревые структуры, возникающие из-за невязкой неустойчивости профиля отклоненной скорости непосредственно над пологом. Эти крупномасштабные вихревые структуры извлекают энергию из среднего потока и преобразуют его в турбулентное движение.Финниган (2000) сообщает о более быстром спаде продольной турбулентной кинетической энергии в лесных пологах, показывая более крутой наклон в инерционном поддиапазоне по сравнению с теорией Колмогорова. Основываясь на силе сопротивления, создаваемой потоком листвой, он может вывести аналитическое соотношение для распределения спектральной энергии, которое достаточно хорошо согласуется с экспериментально полученными наблюдениями. Однако вокруг одного стоящего дерева такой слой смешения не наблюдается, так как отсутствует опускание кроны, где может развиться профиль отклоненной скорости.Этим объясняются отклонения в спектрах турбулентности одиночных стоящих деревьев и лесных пологов.

Выводы

Исследованы аэродинамические характеристики 12 индивидуально созданных малогабаритных моделей деревьев со сферической кроной. Изготовленные модельные деревья различались по материалам, из которых изготовлены кроны (древесная вата, сизалевое волокно, поролон 10 p.p.i.), и плотности упаковки. Были выполнены измерения сил сопротивления и величин поля потока вокруг деревьев модели.

Модельные деревья показали почти постоянные, не зависящие от скорости коэффициенты сопротивления для исследованных скоростей набегающего потока 5 м с ⁻¹ < u <14 м с ⁻¹ . Когда древесная шерсть использовалась в качестве материала, формирующего кроны, коэффициенты сопротивления находились в диапазоне 1,0 < c _{d, dyn} <1,2 (Рисунок 3) и немного выше, чем у деревьев из сизаля, лежащих в диапазоне 0,8 < c _{d, dyn} <1. 1 (рисунок 4). Измерения силы на пенопласте показали, что коэффициенты сопротивления изменяются в диапазоне 0,9–1,0. При сравнении этих значений с коэффициентами сопротивления естественных хвойных и лиственных деревьев было обнаружено удовлетворительное согласие для ситуаций слабого ветра со скоростью потока менее 10 м с ^-1 (Рисунок 11). Однако систематического изменения сопротивления в зависимости от плотности упаковки короны зарегистрировано не было.

Оценки измерений LDV полей потока вокруг пористых модельных деревьев показали типичные характеристики следа проницаемых тел.Следы от проницаемых деревьев показывают более крупные протяженности с подветренной стороны по сравнению с непроницаемым пенополистиролом (рис. 5–9). Однако сильной корреляции между характеристиками поля течения и плотностью упаковки не обнаружено. Несмотря на большие вариации плотности упаковки, можно было идентифицировать лишь незначительные изменения характеристик следа.

Оценка спектров приближающегося потока и следа выявила передачу энергии от более низких частот к более высоким, что соответствует распаду более крупных вихрей на более мелкие вихри, вызванные взаимодействием потока с модельными деревьями (рис. 10).Анализ временной шкалы показал, что наблюдаемые частотные сдвиги были вызваны выделением вихрей в масштабе размера коронки. Кроме того, было показано, что спектры следа не зависят от плотности упаковки короны.

Результаты предыдущих параграфов предполагают, что коэффициент сопротивления должен быть одним из ключевых параметров масштабирования для моделирования деревьев в аэродинамической трубе. Это подтверждается тем фактом, что для модельных деревьев с почти равными коэффициентами сопротивления не наблюдалось глубоких изменений полей следового потока.Однако, поскольку исследовались только модельные деревья с аналогичными коэффициентами сопротивления, это утверждение не доказано в строгом смысле. Тем не менее, важность коэффициента сопротивления для моделирования деревьев в аэродинамической трубе может быть указана следующим соображением: коэффициент сопротивления является мерой количества движения, извлекаемого из потока. Обеспечивая геометрическое подобие, дефицит импульса вслед за деревом масштабируется правильно. Таким образом, возмущения поля потока, индуцированные деревом, интегрально согласованы.Кроме того, важно спроектировать модельное дерево как пористую структуру и позволить потоку проходить через крону. Было показано, что степень пористости не имеет большого значения для характеристик поля потока, развивающегося ниже по потоку. Моделирование растительных структур в аэродинамической трубе обычно ограничивается уменьшением масштаба только самых крупных элементов и структур. Поскольку масштабы длины элементов дерева, таких как кроны или листья, различаются на три-четыре порядка, геометрическое масштабирование самых маленьких элементов приведет к низким числам Рейнольдса, намного ниже критического порогового значения нечувствительности к числу Рейнольдса.

Наконец, описывается сфера применения спроектированных деревьев моделей. Деревья модели представляют характеристики сопротивления и следа живых деревьев, подверженных воздействию низких или умеренных скоростей потока ( u <10 м с ⁻¹ ). Из-за негибкости деревьев не происходит оптимизации ни структуры ствола и ветвей, ни листвы модели. Таким образом, для более высоких скоростей ветра или сильного ветра силы сопротивления переоцениваются, и подход моделирования не подходит.Тем не менее, этот подход открыт для широкого диапазона применений, в которых слабые или умеренные ветра представляют собой наиболее критические или интересные ситуации. Примерами являются исследования рассеивания загрязнителей вокруг отдельных стоящих или сгруппированных деревьев или даже целых лесных насаждений, будь то в городской или сельской местности. Более того, предложенный подход к моделированию может быть использован для исследования процессов обмена скаляров, таких как влажность, тепло или биогенная эмиссия между лесными пологами и атмосферой. Он также может внести ценный вклад в понимание тумана или осаждения частиц вокруг растительности и распространения лесных пожаров, а также обмена импульсом в условиях слабого или умеренного ветра.

Финансирование

Deutsche Forschungsgemeinschaft (Ru 345/28).

Заявление о конфликте интересов

Не объявлено.

Авторы благодарят Tushar Kanti Guha, M.Sc., за его поддержку во время измерений, и Dr Ing. Корнелии Франк за любезное предоставление ее литературной базы коэффициентов сопротивления.

Список литературы

Влияние аэродинамических свойств опушек и насаждений на характер давления в лесу

2003

Физическое моделирование сложной лесной территории в аэродинамической трубе — сравнение с полевыми данными

Сельское хозяйство. За. Meteorol.

2005

129

121

135

Разработка улучшенного физического моделирования лесного массива в аэродинамической трубе

Атмос. Environ.

2004

38

2797

2801

Исследование турбулентных потоков воздуха в аэродинамической трубе на вырубках

Ветер и деревья

1995

71

87

Турбулентность в растительном покрове

Анну. Rev. Fluid Mech.

2000

32

519

571

Двусторонние навесные защитные полосы: влияние пористости на уменьшение ветра между навесами

Environ. Жидкий мех.

2005

5

267

292

Численное исследование воздушного потока внутри и вокруг одного дерева

Boundary-Layer Meteorol.

1987

40

311

327

Характеристики поля потока и давления вокруг пирамидальных зданий

J. Wind Eng. Indust. Аэродин.

2006

94

745

765

Физические свойства хвойных растений в отношении устойчивости насаждений

1975

Эдинбург, Великобритания

Комиссия по лесному хозяйству

Характеристики ветра и турбулентности в модельных лесах и выше

J Прил.Meteorol.

1968

7

780

788

Моделирование потока в аэродинамической трубе над холмами и сложной местностью

J. Indust. Аэродин.

1980

5

297

321

Über die Aerodynamik der Bäume

2005

Конспект лекций по аэродинамике окружающей среды

2008

Карлсруэ, Германия,

Университет Карлштубе

Жидко-механические аспекты переноса загрязняющих веществ к хвойным деревьям

Пограничный слой Meteorol.

1991

56

163

195

Das Strömungsfeld der Einzelbaumumströmung — Abschätzung von Depositionswahrscheinlichkeiten für Feinsttröpfchen

Forstwiss. Centralbl.

1986

105

178

196

Измерения в аэродинамической трубе зависимости обтекания кроны и лобового сопротивления для трех пород хвойных пород

Can. J. For. Res.

2004

34

666

676

Ветровые потоки и силы в модельном еловом лесу

Boundary-Layer Meteorol.

1994

69

311

334

Теория пограничного слоя

1968

Измерения в аэродинамической трубе зависимости обтекания кроны и лобового сопротивления для нескольких пород древесины

Can.J. For. Res.

2005

35

1238

1249

Исследование аэродинамической трубы потока через опушку леса.

2007

© Институт дипломированных лесников, 2008. Все права защищены. Для получения разрешений обращайтесь по электронной почте: [email protected]