Galleria del vento

[julian]

non ho ben chiaro quali siano le gallerie del vento e a quali scopi vengano utilizzati.... so che esistono di diversi tipi , ed ogni tipo ha un suo scopo... Avete info a riguardo??

[maverick13]

Uhhh,se aspetti 20 minuti cerco di fare un mega post....!!!!

[Flaggy]

Mav ci sei?

Qua i 20 minuti son passati da un pezzo...

 

Rispondo io?

 

Per avere un riassunto di un argomento vasto e complesso come questo penso che possa venire in aiuto wikipedia...ovviamente quella in inglese...

http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_tunnel

 

Per rispondere sinteticamente alle domande di julian si può dire che una galleria del vento è un gingillo piuttosto costoso e sofisticato (spesso e volentieri anche ingombrante...) in cui si fanno studi aerodinamici.

In parole povere si sperimentano le interazioni fra un oggetto solido e un flusso d'aria che lo investe.

Questo viene fatto per studiare delle soluzioni prima di mettrele in pratica e per evitare complessi calcoli numerici, oppure anche per validarli.

 

Le gallerie del vento sono di diversi tipi essenzialmente perchè diverse sono le condizioni che si vogliono riprodurre e in cui si possono trovare i più svariati oggetti: dalle automobili agli aerei, dai missili ai ponti sospesi o anche i grattaceli...ecc ecc...

D'altra parte (per es) una "folata" di vento a 150km/h che investe un ponte sospeso è ben diversa dal flusso d'aria a mach 3 o 4 che investe un missile.

necessariamente quindi ci saranno diversi tipi di gallerie, ciascuna adatta per dimensioni e velocità del flusso a coprire un certo range di valori del numero di Reynolds o particolari condizioni di pressione e temperatura.

 

Ovvio poi, che essendo gli oggetti da studiare spesso e volentieri piuttosto ingombranti, si ricorra sovente a dei modelli in scala ridotta, tarando tutti i parametri di conseguenza.

In questo senso la galleria del vento può divienire una vera e propria camera climatica.

 

Essendocene di diversi tipi è difficile descrivere univocamente una galleria del vento.

Posso dire che si distinguono in aperte o chiuse.

Quelle chiuse sono praticamente un "tubo" che si richiude su se stesso ad anello (così è più facile controllare i vari parametri) e che varia la sezione e la forma da punto a punto. Le gallerie chiuse sono molto ingombranti, spesso richiedono un edificio dedicato per ospitarle. Uno schema di una galleria del vento chiusa può essere questo:

 

 

Dentro questo tubo l'aria incontra prima una grossa ventola h) che la spinge avanti

e poi delle alette che deviano il flusso in corrispondenza dei gomiti del condotto J),m),c),f)

uno scambiatore di calore l) per il controllo della temperatura,

quindi una camera di tranquillizazione o)

in cui delle speciali griglie a nido d'ape p) rompono la turbolenza in piccoli vortici che si annullano naturalmente,

seguita da un convergente q) che accelera il flusso,

e dalla camera di prova in cui si trova il modello.

Dopo la camera di prova (che può essere anche sostituita per aumentare l'efficienza e la sfruttamento dell'impianto) il condotto torna ad aumentare di sezione per rallentare il flusso in un divergente b) ed i).

L'aria può così facilmente attraversare il condotto senza grandi turbolenze e ricominciare un nuovo ciclo.

 

Nella camera di prova si trova una panoplia di sensori e di sistemi atti a misurare i vari parametri e le forze aerodinamiche in gioco.

 

Spero che sia sufficiente a chiarire i tuoi dubbi

[julian]

ehy grazie! Ma una domanda nelle gallerie del vento aperte e chiuse quali esperimenti si potrebbero fare??? Io so che in pratica una gallerie del vento può arrivare a temperature elevattissime e bassissime prprio per vedere gli effetti che si ottengono su di un oggetto, hanno, queste gallerie, nomi differenti?? Thanks

[Flaggy]

ehy grazie! Ma una domanda nelle gallerie del vento aperte e chiuse quali esperimenti si potrebbero fare??? Io so che in pratica una gallerie del vento può arrivare a temperature elevattissime e bassissime prprio per vedere gli effetti che si ottengono su di un oggetto, hanno, queste gallerie, nomi differenti?? Thanks

 

Gli esperimenti che si possono fare sono centinaia...

Con un modellino di aereo puoi vedere l'andamento dei flussi d'aria (sfruttando dei traccianti o dei coloranti), calcolare le forze in gioco, vedere come i vortici che si formano alle elevate incidenze possono interagire con i piani di coda (la turbolenza è notoriamente difficile da modellizzare numericamente e le prove in galleria aiutano molto).

Che so, si può per esempio vedere come si comporta a stallo un velivolo, calcolare la resistenza aerodinamica, confrontare profili e geometrie alari per scegliere quella più vantaggiosa, verificare gli effetti e le cause di fenomeni aeroelastici come il flutter, oppure studiare soluzioni da applicare su velivoli che hanno riscontrato qualche problema (per es la caduta d'ala dei primi F-18E/F o i problemi di alimentazione dalla ventola dell'F-35B).

Insomma il mondo, e stiamo facendo solo qualche esempio sugli aerei.

 

Di un grattacielo di 400m si possono vedere le forze in gioco e le deformazioni della struttura quando soffia il vento (la cima può spostarsi di...metri).

Di un ponte sospeso si può valutare il comportamento quando soffiano delle raffiche di vento...

Se sembra buffo studiare come si comporta un grattacielo o un ponte quando soffia il vento, ti assicuro che non sarebbe parso buffo ai progettisti del Tacoma bridge, abbattuto nel 1940 dal vento... che quel giorno aveva deciso tenere una lezione di "aeroelasticità applicata"...

 

Quanto al controllo della temperatura, ho già detto che è presente nelle gallerie del vento senza che questo ne cambi la denominazione o il tipo di utilizzo: comunque si studia l'interazione dell'aria con un corpo solido...

D'altra parte altri parametri controllati sono per es pressione e umidità dell'aria.

Il controllo della temperatura dell'aria non va visto cioè come un modo per provare al caldo o al freddo un oggetto, ma come un sistema per controllare e modificare un importante parametro (la temperatura) da cui dipendono le caratteristiche dell'aria (come per esempio la viscosità o la velocità del suono). Per provare oggetti a velocità ipersoniche si fa per esempio ricorso gallerie del vento a bassa temperatura (in tal caso si parla di gallerie del vento ipersoniche a bassa temperatura).

La galleria comunque non necessariamente deve riprodurre le condizioni reali, ma quelle in cui un modello in scala ridotta si comporterebbe esattamente come quello reale (in altre parole anche i parametri di prova vanno in un certo senso...scalati).

Bisogna però considerare che nelle gallerie chiuse il controllo ambientale è comunque indispensabile, anche perchè l'aria è sempre la stessa e a suon di passare per ventole, alette e griglie, finirebbe con lo scaldarsi alterando i dati dei test...

[maverick13]

Ho perso il maxi libro dedicato alla galleria del vento ieri sera

Menomale k ci sei tu

 

Va be se lo ritrovo faccio sto' mega post

Peccato xk lì c'era scritto di tutto

[julian]

Le gallerie del vento aperto quali potrebbero essere e perchè vengono utilizzate???

[Flaggy]

Le gallerie del vento aperto quali potrebbero essere e perchè vengono utilizzate???

Beh, lo dice la definizione stessa...

Le gallerie del vento a "circuito aperto" prendono l'aria dall'esterno ributtandola fuori subito dopo e non la ricircolano come fanno quelle a circuito chiuso.

Sono quindi molto più semplici, economiche e compatte di quelle a circuito chiuso (anche perchè non è il massimo piazzare degli "asciugacapelli" troppo cresciuti in stanze troppo piccole... ).

A volte sono così compatte che sono anche facilmente trasportabili.

Lo svantaggio è che non è possibile controllare a piacimento tutti i parametri dell'aria, senza trascurare il fatto che possono tirare dentro polvere e impurità che rischiano di starare gli strumenti di misura. Ovviamente anche la dimensione stessa è un limite, perchè per forza di cose piccoli saranno anche i modelli da provare.

 

Comunque ci sono delle applicazioni in cui sono molto vantaggiose...

Si possono fare per esempio delle piccole gallerie supersoniche aperte mettendo a monte del condotto un serbatoio di aria compressa in grado di spingere i grossi volumi d'aria che altrimenti sarebbero difficili da ottenere con una ventola.

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Supersonic-en.svg

 

Questo è però un caso particolare, e in genere anche le gallerie aperte hanno una ventola che come al solito è preceduta da griglie per eliminare la turbolenza, convergente, camera di prova e divergente, come questa...

[julian]

Dopo tt queste definizioni, adesso posso andare a lavorare ciome ingeniere al CIRA (naturalmente scherzo, voglio diventà pilota ) Ho visitato un po il sito in proposito dei diversi tipi di gallerie del vento, anke se sul sito descrive un po quelle che hanno loro

 

 

Posto il link:

 

http://www.cira.it/html/italiano/home/

[Takumi_Fujiwara]

Hey "prof" Flaggy ...mi sfugge una cosa... (e non sorridere sotto i baffi)

Le ventole non "cavitano" quando si deve cercare di simulare aria a numeri di mach elevati?(un po' come quando si deve rallentare l'aria in ingresso nei reattori a regime supersonico).Come si fa quindi?

[Flaggy]

Hey "prof" Flaggy ...mi sfugge una cosa... (e non sorridere sotto i baffi)

Le ventole non "cavitano" quando si deve cercare di simulare aria a numeri di mach elevati?(un po' come quando si deve rallentare l'aria in ingresso nei reattori a regime supersonico).Come si fa quindi?

Ti confesso che un pochino ho riso sotto i baffi...anche se ho solo una corta barbetta...

Le tue domande sono sempre simpatiche, anche se un po'impegnative...

La cavitazione in effetti è un fenomeno che riguarda la formazione bolle di vapore in un un liquido che poi implodono producendo un discreto casino...Quindi non userei quel termine per le gallerie del vento dove c'è aria...

Comunque penso di aver capito cosa intendi (spero).

Mi chiedi come sia possibile che una ventola produca un flusso supersonico quando pure nei motori aeronautici l'aria nelle prese d'aria viene rallentata a regime subsonico prima di infilarsi nel motore...

Bene, e se succedesse una cosa analoga anche nelle gallerie del vento supersoniche?

 

Considera che io ho detto che la galleria del vento è un condotto, ma ho anche detto che la sezione è variabile...

In effetti ci sono convergenti e divergenti che accelerano e rallentano il flusso d'aria...

 

Se vuoi un flusso supersonico in camera di prova, usi un convergente per accelerare l'aria fino a mach 1, seguito da un divergente che la accelera ulteriormente.

Per far questo però non è necessario che la ventola si trovi in un flusso supersonico...anzi.

Piuttosto il problema è un'altro: per generare il flusso d'aria necessario a una galleria non proprio piccola, più che di una ventola c'è bisogno di mostruosi compressori, mossi da motori potentissimi (anche diverse migliaia di cavalli)...

Più grande è la galleria e veloce il flusso, più potenti devono essere i motori...E i costi vanno alle stelle...

Se però vuoi per es provare un motore ipersonico, gallerie di questo tipo sono indispensabili, e saranno a circuito aperto, anche per evitare che il motore si beva i gas di scarico...

Visti gli elevati costi però, le gallerie supersoniche e ipersoniche spesso sono molto piccole e come ho detto si ricorre a volte a un bel serbatoio di aria compressa che spinge l'aria in un convergente/divergente che provvede a rendere supersonico il flusso (almeno finchè il serbatoio d'aria non si svuota...).

In sostanza in questo caso addirittura niente ventola...

[maverick13]

Ho trovato il libro!!!!!

 

Vabbe tanto ormai ha detto tutto flaggy!!

 

 

Giusto qualcosina: (scusa se ripeto cose che hai gia' detto!!)

 

 

 

in breve qui dice che los copo delle "gallerie aerodinamiche" e quelllo di analizzare particolari condizioni di volo quando ci sono delle incertezze tra l'aerodinamica teroica,e quello che succede davvero nella relata'.

Per fare cio' si mette in movimento una certa quantita' d'aria e si crea attorno al corpo da provare la stessa condizione di quando sarebbe realmente in volo(sempre riferito agli aerei).

C'entra qualcosa il principio della relativita' di galileo ma non mi ricordo xk!

 

Le gallerie del vento possono essere molto grandi(per testare modelli in scala reale),o piu' picccole per modelli in scala ridotta.

 

 

In base alla velocita' dell'aria,le gallerie vengono classificate in:

-Subsoniche

-Transoniche

-Supersoniche

-Ipersoniche

 

Ora qui vengono spiegate nei dettagli tutte e 4 le gallerie ,ma non so se posso scriverle x motivi dic opyright a me sconosciuti,comunque quello che ho scritto prima e' un riassunto moooolto sintetico del libro "l'aerodinamica delle bassevelocita'" di A.Ricciardi.

 

Se qualcuno sa se si possono ricopiare (sempre citando l'autore) ve le ricopio tranquillamente

[Takumi_Fujiwara]

Ti confesso che un pochino ho riso sotto i baffi...anche se ho solo una corta barbetta...

Le tue domande sono sempre simpatiche, anche se un po'impegnative...

La cavitazione in effetti è un fenomeno che riguarda la formazione bolle di vapore in un un liquido che poi implodono producendo un discreto casino...Quindi non userei quel termine per le gallerie del vento dove c'è aria...

Comunque penso di aver capito cosa intendi (spero).

Mi chiedi come sia possibile che una ventola produca un flusso supersonico quando pure nei motori aeronautici l'aria nelle prese d'aria viene rallentata a regime subsonico prima di infilarsi nel motore...

Bene, e se succedesse una cosa analoga anche nelle gallerie del vento supersoniche?

 

Considera che io ho detto che la galleria del vento è un condotto, ma ho anche detto che la sezione è variabile...

In effetti ci sono convergenti e divergenti che accelerano e rallentano il flusso d'aria...

 

Se vuoi un flusso supersonico in camera di prova, usi un convergente per accelerare l'aria fino a mach 1, seguito da un divergente che la accelera ulteriormente.

Per far questo però non è necessario che la ventola si trovi in un flusso supersonico...anzi.

Piuttosto il problema è un'altro: per generare il flusso d'aria necessario a una galleria non proprio piccola, più che di una ventola c'è bisogno di mostruosi compressori, mossi da motori potentissimi (anche diverse migliaia di cavalli)...

Più grande è la galleria e veloce il flusso, più potenti devono essere i motori...E i costi vanno alle stelle...

Se però vuoi per es provare un motore ipersonico, gallerie di questo tipo sono indispensabili, e saranno a circuito aperto, anche per evitare che il motore si beva i gas di scarico...

Visti gli elevati costi però, le gallerie supersoniche e ipersoniche spesso sono molto piccole e come ho detto si ricorre a volte a un bel serbatoio di aria compressa che spinge l'aria in un convergente/divergente che provvede a rendere supersonico il flusso (almeno finchè il serbatoio d'aria non si svuota...).

In sostanza in questo caso addirittura niente ventola...

 

Ahh capito..Il dubbio mi era venuto perché pensavo se noi rallentiamo il flusso prima di arrivare alla ventola e poi la ventola lo riaccelera e poi lo ri-rallentiamo quando torna alla ventola come cavolo fa il flusso ad arrivare a un V superiore a quella della prima volta?(a vedere schemi e foto il mio intuito mi dice che si potrebbe fare chesso' solo con un divergente a geometria variabile (!!!) in modo da adattarsi a tutte le condizioni di funzionamento della galleria d'aria,ma non mi sembra il caso visto le dimensioni)

Cioè il bilancio del sistema chiuso diventa positivo e volendo si potrebbe arrivare a un limite infinito di velocità del flusso d'aria

 

 

Vabbè adesso è tutto più definito.Grazie 6 stato chiaro come sempre.

 

P.s. ho detto "cavitazione" perché non sapevo come dire quando un'elica non "prende" sull'aria...eheh

Modificato 7 Agosto 2007 da Takumi_Fujiwara

[old_admiral]

Un dettaglio non trascurabile nella progettazione delle gallerie del vento è il fattore di scala, direttamente legato alle dimensioni lineari del modello e quindi della galleria.

 

I fenomeni aerodinamici sono legati fortemente alla dimensione lineare caratteristica del loro sviluppo spaziale.

Una simulazione accurata pretenderebbe il ricorso ad una galleria che possa contenere sempre il modello in scala reale, con pareti sufficientemente distanziate, per di più, onde evitare i fenomeni "di parete", appunto, e, specie nelle gallerie supersoniche, gli effetti sul modello e sulla scia della riflessione delle onde d'urto.

 

Leggi per lo più empiriche (come la maggior parte di quelle delle scienze aeronautiche) determinano l'influenza del fattore di scala nelle misure effettuate in galleria, e forniscono raccomandazioni per una corretta progettazione dei condotti e della camera di prova (ove sta il modello nelle condizioni richieste).

Le grandezze termo-fluidodinamiche, in realtà, vengono controllate attraverso numeri adimensionali: i tre numeri caratteristici dipendenti dall'estensione del campo fluidodinamico sono il numero di Reynolds, il numero di Strouhal e il numero di Froude, indicati come Re, St, Fr - tralascio di descrivere qui l loro utilità per descrivere le interazioni delle componenti del flusso rappresentate dai suddetti numeri. a meno che non stiate preparando un esame di aerodinamica è del tutto inutile, e in quel caso... beh, leggetevi un libro! L'origine di tali numeri adimensionali è legata direttamente alla formualzione delle equazioni del bilancio, ed il loro impiego fornisce un riferimento immediato circa la rilevanza dei contributi energetici diversi (termico, cinetico, etc) al flusso aerodinamico.

 

Gallerie più grandi (e più costose... il costo cresce con la terza potenza della dimensione lineare!) sono più performanti nel senso che evitano l'errore dovuto all'approssimazione della scaltura nella descrizione del modello.

 

Le cose importanti comunque le ha dette benissimo Flaggy. La mia era solo una chiosa per patiti.

[old_admiral]

P.s. ho detto "cavitazione" perché non sapevo come dire quando un'elica non "prende" sull'aria...eheh

 

si parla di stallo.

[Flaggy]

Un dettaglio non trascurabile nella progettazione delle gallerie del vento è il fattore di scala, direttamente legato alle dimensioni lineari del modello e quindi della galleria.

 

I fenomeni aerodinamici sono legati fortemente alla dimensione lineare caratteristica del loro sviluppo spaziale.

Una simulazione accurata pretenderebbe il ricorso ad una galleria che possa contenere sempre il modello in scala reale, con pareti sufficientemente distanziate, per di più, onde evitare i fenomeni "di parete", appunto, e, specie nelle gallerie supersoniche, gli effetti sul modello e sulla scia della riflessione delle onde d'urto.

 

Leggi per lo più empiriche (come la maggior parte di quelle delle scienze aeronautiche) determinano l'influenza del fattore di scala nelle misure effettuate in galleria, e forniscono raccomandazioni per una corretta progettazione dei condotti e della camera di prova (ove sta il modello nelle condizioni richieste).

Le grandezze termo-fluidodinamiche, in realtà, vengono controllate attraverso numeri adimensionali: i tre numeri caratteristici dipendenti dall'estensione del campo fluidodinamico sono il numero di Reynolds, il numero di Strouhal e il numero di Froude, indicati come Re, St, Fr - tralascio di descrivere qui l loro utilità per descrivere le interazioni delle componenti del flusso rappresentate dai suddetti numeri. a meno che non stiate preparando un esame di aerodinamica è del tutto inutile, e in quel caso... beh, leggetevi un libro! L'origine di tali numeri adimensionali è legata direttamente alla formualzione delle equazioni del bilancio, ed il loro impiego fornisce un riferimento immediato circa la rilevanza dei contributi energetici diversi (termico, cinetico, etc) al flusso aerodinamico.

 

Gallerie più grandi (e più costose... il costo cresce con la terza potenza della dimensione lineare!) sono più performanti nel senso che evitano l'errore dovuto all'approssimazione della scaltura nella descrizione del modello.

Grande Old Admiral!

 

a vedere schemi e foto il mio intuito mi dice che si potrebbe fare chesso' solo con un divergente a geometria variabile (!!!) in modo da adattarsi a tutte le condizioni di funzionamento della galleria d'aria, ma non mi sembra il caso visto le dimensioni

Guarda che non hai mica detto una fesseria...

Sebbene il convergente/divergente che rende supersonico il flusso prima della camera di prova (detto ugello), sia a geometria fissa (per evitare di degradare la qualità del flusso che poi va in camera di prova), è altresì molto utile che sia a geometria variabile il convergente/divergente a valle di questa (in effetti si regola l'apertura della gola del diffusore)...

In tal modo si mantiene un notevole controllo sui parametri di prova in un certo range di velocità e si evitano eccessive perdite di carico nel ridurre la velocità a valori subsonici compatibili con la ventola.