PRÁCTICA: TUNEL DE VIENTO

PRÁCTICA: TUNEL DE VIENTO
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Descripción de los equipos y esquema de la instalación
El equipo utilizado en esta práctica es un túnel de aerodinámico subsónico HM 170 con un
tramo de medición de sección cuadrada. Se montará un perfil de ala de avión a escala NACA 15
para el cálculo del arrastre y la sustentación.
Área de Máquinas y Motores Térmicos
Prácticas de Laboratorio
Objetivos. Los objetivos de esta práctica son:
1. Obtener la velocidad del viento en el interior del túnel a partir de medidas de presión.
2. Obtener la fuerza de arrastre y de sustentación para un perfil de ala de avión a escala
NACA 15 para diferentes velocidades del viento y varios ángulos de ataque.
Introducción teórica.
Medición de la velocidad del viento a partir de medidas de presión
La presión estática del aire se mide a la entrada del tramo de medición mediante cuatro orificios
distribuidos por todo el perímetro del túnel. La presión diferencial entre la presión total y la
estática corresponde a la presión dinámica Pd y es proporcional al cuadrado de la velocidad de
fluido. La presión Pg dentro del canal se iguala a la presión Pu del entorno, siempre que las
pérdidas de presión sean pequeñas. Así con una densidad ρ del aire se obtiene una velocidad
de:
(1.1)
Con la altura h de la columna de líquido en el manómetro de tubo inclinado se obtiene:
(1.2)
Donde ρfl es la densidad del líquido:
(1.3)
Cálculo de los coeficientes de arrastre y sustentación
El coeficiente de arrastre CD así como el coeficiente de sustentación del ala se obtienen a partir
de las siguientes ecuaciones una vez que se mide experimentalmente la velocidad del aire, la
fuerza de arrastre y la fuerza de sustentación:
(1.4)
2
Método experimental. A continuación se detallan los pasos a seguir para resolver la práctica.
Todos los cálculos y resultados se entregarán en un único archivo del programa EES.
1º. Todo el equipo necesario para esta práctica está montado, por tanto no es necesario
manipular ningún elemento.
2º. Asegurarse mediante el interruptor 2 del cuadro de mando, de que la alimentación al
ventilador está cortado (posición off).
4º. Conectar el equipo a la toma de red eléctrica.
5º. Comprobar que el interruptor de emergencia 1 no está enclavado. Colocar el variador de
velocidad 4 en 0
6º Calibrar las fuerzas de arrastre y sustentación a cero. Calibrar el medidor del ángulo del
modelo.
7º. Pulsar el botón de arranque 3. Girar el variador de velocidad suavemente hasta alcanzar la
velocidad deseada, que se indica en el instrumento de medición de velocidad.
8º. Girar, mediante la rueda graduada, el modelo hasta colocarlo en el ángulo deseado.
8º. Realizar las medidas necesarias para completar la práctica.
3
Resultados:
Obtención de la velocidad del viento en el interior del túnel a partir de medidas de presión
Se comprobará que los valores de velocidad del aire medidos mediante el instrumento (9)
corresponden con los calculados mediante la ecuación (1.3).
VELOCIDAD DEL VIENTO MEDIDA MEDIANTE PRESIÓN ESTÁTICA
Experiencia
V (m/s)
ΔP (Pa)
V calculada (m/s)
1
2
3
4
5
Obtención de la fuerza de arrastre y de sustentación para un perfil de ala de avión a escala
NACA 15 para diferentes velocidades del viento y varios ángulos de ataque.
Se medirán los valores de FD y FL para varios valores de la velocidad del viento y para varios
ángulos de ataque. Se ha de tener en cuenta la fuerza de arrastres del soporte del modelo, que
tiene un coeficiente CDA de 0,0010 m2.
Se representarán la fuerza de arrastre y de sustentación para cada valor de la velocidad, frente al
ángulo de incidencia.
El valor máximo de velocidad será de 20 m/s, y el ángulo máximo de ataque será de 90°.
4
Experiencia
1
2
3
4
5
FUERZAS DE ARRASTRE Y SUSTENTACIÓN
V=
m/s
FD,soporte=
N
α
FD (N)
V=
Experiencia
1
2
3
4
5
V=
Experiencia
1
2
3
4
5
V=
Experiencia
1
2
3
4
5
V=
Experiencia
1
2
3
4
5
m/s
α
FD,soporte=
FD (N)
N
m/s
α
FD,soporte=
FD (N)
N
m/s
α
FD,soporte=
FD (N)
N
m/s
α
FD,soporte=
FD (N)
N
FL (N)
FL (N)
FL (N)
FL (N)
FL (N)
5