Der neue Tunnel ist eine massive Verbesserung gegenüber dem alten. MIT
Das Massachusetts Institute of Technology MIT hat kürzlich sein neues, modernster Windkanal Ersetzt seinen 80 Jahre alten Vorgänger. Das MIT ist jetzt der fortschrittlichste Windkanal in den Vereinigten Staaten und setzt große Hoffnungen in die Zukunft.
2017 , die MIT-Abteilung für Luft- und Raumfahrt AeroAstro angekündigt Er würde den Tunnel dank einer federführenden Finanzierungszusage von Boeing durch eine brandneue Anlage ersetzen. Der neue Tunnel kann Windgeschwindigkeiten von bis zu 230 Meilen pro Stunde 370 km/h erreichen und verfügt über die größte Teststrecke in der US-Wissenschaft.
Dies ist ein dringend benötigtes Upgrade für das Institut, da der ältere Tunnel ziemlich schlecht gealtert ist.
„Wenn ich den Zustand des alten Tunnels nach 80 Jahren mit einem Wort beschreiben müsste, wäre er heruntergekommen. Die Tunnelhülle und die tragenden Fundamente, die Instrumentierung sowie der Antriebsmotor und der Ventilator waren alle in einem Zustand des Verfalls. DieDie Qualität des Luftstroms war schlecht, und der Tunnel war extrem laut und energieineffizient.“ erklärt Mark Drela, Terry J. Kohler Professor und Direktor des Windkanals der Gebrüder Wright.
„Er hat unseren modernen Standards für Windkanaltests einfach nicht standgehalten. Unser Ziel war es, unseren Vintage-Tunnel ins 21. Jahrhundert und darüber hinaus zu bringen, und das haben wir getan.“
Wofür werden Windkanäle verwendet?
Windkanäle gibt es seit über 150 Jahren mit Größen wie Wilbur und Orville Wright, die vor ihrem historischen Flug im Jahr 1903 einen verwendeten. Sie testeten Flügeldesignkandidaten in ihrem selbstgebauten, einfachen Windkanal mit offenem Ende.
Da fast alles auf der Erdoberfläche von Luft umgeben ist, sind Windkanäle großartige Werkzeuge, um Luft über einem stationären Objekt in einer kontrollierten Umgebung zirkulieren zu lassen, sodass der Bediener aerodynamische Daten erhalten kann, anstatt ein Objekt durch die Luft zu bewegen. Beim Entwerfen von etwasder mit dem Luftstrom interagiert, ist es wichtig, die aerodynamischen Kräfte zu verstehen und vorherzusagen, um Konstruktionsfehler zu diagnostizieren und zu korrigieren.
Windkanalmessungen können verwendet werden, um abzuschätzen, wie viel Treibstoff ein Flugzeug verbraucht, wie langsam es landen kann und wie lange es zum Abheben braucht. Sie können auch Windlasten auf stationäre Objekte wie Brücken und Gebäude überwachenals aerodynamische Lasten auf Bodenfahrzeuge wie Autos und Fahrräder.
Windkanäle werden auch von Wissenschaftlern und Ingenieuren für die Grundlagenforschung verwendet, um beispielsweise zu untersuchen, wie sich Luft verhält, wenn sie mit einem Gegenstand interagiert, um die Strömungsmechanik besser zu verstehen.
Die meisten modernen Windkanäle zielen darauf ab, einen möglichst "sauberen" Luftstrom über ein Modell zu liefern, und dies erfordert tendenziell einen möglichst großen Windkanalquerschnitt. Für den neuen Tunnel würde dies jedoch einige ernsthafte Umgestaltungen erfordern.
„Wie bei jedem Ingenieurprojekt waren Größe und Kosten wichtige Überlegungen. Wir konnten nicht einfach das Design eines herkömmlichen Tunnels nehmen und ihn so dimensionieren, dass er in den relativ kleinen Raum des alten Tunnels passt, und erwarten, dass er funktioniert“, erklärt Drela. „Wir mussten eine völlig neue Architektur mit vielen Innovationen an Lüfter, Diffusoren, Kontraktion und Eckleitblechen entwerfen, um dem neuen Tunnel unsere gewünschten Fähigkeiten innerhalb der Grenzen der vorhandenen Grundfläche des alten Tunnels zu verleihen“, fügte er hinzu.
Der neue und der ursprüngliche Wright Brothers-Tunnel sind beide Konstruktionen mit geschlossenem Kreislauf, wobei Luft zu Messzwecken durch den Testabschnitt strömt, bevor sie um den Tunnel rezirkuliert wird. Die Ähnlichkeiten enden jedoch hier.
Der neue Tunnel ist radikal anders
Da der BLI-Lüfter direkt von einem Motor mit 2.500 PS 1864,25 kW angetrieben wird, hat das gesamte Antriebssystem nur ein bewegliches Teil, was eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem mechanisch komplexen Antrieb mit variabler Steigung des alten Tunnels darstellt. Die Motordrehzahl istgesteuert durch einen Frequenzumrichter, der energieeffizienter und leiser ist als das alte Tunnelsystem.
Wenn der Tunnel mit maximaler Geschwindigkeit läuft, setzt der Lüfter den größten Teil des Strömungskreislaufs des Tunnels unter Druck, sodass die dem Lüfter gegenüberliegende Wand des Tunnels bis zu 80 Tonnen Last aushalten kann, was der Kraft eines 240-mph 386 km/h entsprichtHurrikan. Der Lüfter und der Testabschnitt sind die einzigen Abschnitte des Windkanals der Gebrüder Wright, die am Boden befestigt sind, um der daraus resultierenden elastischen Biegung der Wände standzuhalten.
Die verbleibenden Stützen des Tunnels gleiten und schaukeln, sodass er sich bis zu 1 Zentimeter in Position „winden“ kann, wodurch größere Spannungen durch Druckbelastungen und Temperaturschwankungen abgebaut werden.
Der neue Tunnel wird eine bedeutende Geschichte der Repräsentation fortsetzen AeroAstro im MIT und Öffentlichkeitsarbeit, ähnlich wie sein Vorgänger. Andere MIT-Instruktoren nutzten den früheren Tunnel, um Unterricht zu geben und andere Clubausrüstung mit Studentengruppen zu testen. Besucher können den Testbereich betreten und den Windkanal in Aktion erleben, während die Luft blästbei luftigen 30 mph 48 km/h, was schon immer eine beliebte Attraktion bei Schulveranstaltungen war.