تونل باد

دستگاه تونل باد، یک سیستم آزمایشی کلاسیک برای آزمایش‌های جریان ایرودینامیک در آزمایشگاه سیالات می‌باشد. نمونه‌ی مورد بررسی در قسمت آزمایش تونل باد تثبیت شده، درحالی که جریان هوای محیط به حرکت واداشته می‌شود، بنابراین جریان مطلوبی در اطراف نمونه ایجاد می‌شود.

این دستگاه، یک تونل باد باز می‌باشد، که به منظور بیان و اندازه‌گیری ویژگی‌های ایرودینامیک نمونه‌های مختلف، به کار می‌رود. بدین منظور، هوا از محیط اطراف به داخل دستگاه کشیده شده و شتاب‌دار می‌شود. سپس درون ناحیه تست، هوا در اطراف نمونه (به عنوان مثال یک ایرفویل) جریان می‌یابد. پس از آن این هوا در دیفیوزر شتاب خود را از دست داده و توسط دمنده، به محیط باز می‌گردد.

کانتور ورودی به همراه مستقیم‌کننده‌های جریان، که در انتهای کانتور ورودی تعبیه شده، توزیع سرعتی یکنواخت و کم تلاطم در ناحیه تست فراهم می‌آورد. توان فن قرار گرفته در قسمت انتهایی تونل قابل تغییر بوده و بدین وسیله می‌توان دبی هوا درون تونل را تنظیم نمود. به کمک سنسور تعبیه شده در محل قرارگیری نمونه می‌توان نیروی وارد بر نمونه اندازه‌گیری شده و روی نمایشگر مربوطه قابل مشاهده است. اندازه گیری فشار نیز  به وسیله‌ی مانومتر لوله‌ی شیب‌دار، برای این دستگاه در نظر گرفته شده است.

اهداف آموزشی دستگاه تونل باد

• آشنایی با مفاهیم ایرودینامیک
• تعیین ضرایب لیفت و درگ برای نمونه‌های مختلف
• بررسی لرزش
• بررسی اثر زاویه‌ی نمونه بر نیروهای وارده

اجزای اصلی دستگاه تونل باد

• نازل ورودی
• مستقیم کننده جریان 
• نازل همگرا به منظور شتاب گرفتن هوا
• ناحیه تست
• کنترلر تنظیم سرعت فن 
• دیفیوزر
• مانومتر لوله شیب‌دار
• نمونه‌های درگ 
• نمونه استوانه

ضربه‌ جت

در دستگاه ضربه‌ جت، به کمک جت آب، نیروهای حاصل از جت ایجاد و مورد بررسی واقع می‌شوند.

در حین گرفتن شتاب، شتابدار کردن، و منحرف کردن یک سیال جاری، تغییر در سرعت و بنابراین تغییر در مومنتوم رخ می‌دهد. تغییر در مومنتوم، نیرو را نتیجه می‌دهد. در عمل، نیروهای محرکه برای تبدیل انرژی سینتیکی به کار، استفاده می‌شوند، مانند توربین پلتون.

دستگاه ضربه جت آب دارای مخزنی شفاف، یک نازل، چهار دیفلکتور قابل تعویض با زوایای انحراف مختلف، و یک مقیاس برای بارگذاری وزنه‌ها. نیروی جت آب از طریق دبی جریان تنظیم می‌شود.

آزمایش‌ها تأثیر سرعت جریان و دبی جریان را برای زوایای انحراف گوناگون بررسی می‌کنند. نیروهای ایجاد شده توسط جت آب، از روی مقیاس بارگذاری وزنه خوانده می‌شود. نیروها از طریق معادله مومنتوم محاسبه شده و با مقادیر اندازه‌گیری شده مقایسه می‌شوند.

اهداف آموزشی دستگاه ضربه جت آب

• بیان مفاهیم مربوط به مومنتوم خطی
• بررسی نیروی حاصل از جت
• تأثیر دبی جریان و سرعت جریان
• تأثیر زوایای انحراف مختلف

اجزای اصلی دستگاه ضربه جت آب

• دیفلکتور (منحرف کننده)
  - با سطح صاف
  - با سطح نیم‌کره‌ای
  - با سطح مورب
  - با سطح مخروطی
• نازل تولیدکننده جت آب
• مخزن شفاف
• اهرم و وزنه برای محاسبه نیرو

ضربه‌ی قوچ

پدیده‌ی ضربه‌ی قوچ، در مواردی رخ می‌دهد که یک تغییر یا جایگزینی بین فشارهای اندک و فشارهای بالا وجود داشته باشد، که دلیل آن حرکت نوسانی آب درون لوله است؛ از این رو، این پدیده در اساس یک تغییر در فشار است. پدیده‌ی ضربه‌ی قوچ هم در سیستم‌های پمپاژ آب و هم در سیستم‌هایی که از نیروی جاذبه برای تأمین جریان بهره می‌برند می‌تواند اتفاق بیافتد.

دستگاه ضربه قوچ به منظور تولید و آشکارسازی این پدیده در لوله‌ها و آشنایی با اصول کار محفظه‌ی موج (surge chamber) طراحی شده است. دستگاه شامل لوله‌ای با یک شیر توپی، محفظه‌ی موج و لوله‌ای دیگر به همراه شیر سلنوید می‌باشد.

در آزمایش اول پدیده‌ی ضربه‌ی قوچ به واسطه‌ی سریع بستن شیر توپی رخ می‌دهد. کاهش ناگهانی شتاب جرم آب، انرژی سینتیکی را کاهش می‌دهد، که این انرژی در محفظه‌ی موج به انرژی پتانسیل تبدیل می‌شود. نوسانات فشار حاصله، به وسیله‌ی یک سنسور فشار در پشت محفظه‌ی موج اندازه‌گیری می‌شوند. این نوسانات را همچنین به صورت حرکت پاندولی سطح آب درون محفظه‌ی موج، می‌توان مشاهده نمود.

در آزمایش بعدی، بستن سریع شیر سلنوید در ناحیه‌ی لوله دوم، منجر به وقوع ضربه قوچ شدیدی می‌شود. انرژی سینتیکی آب به انرژی فشاری تبدیل می‌شود. پدیده‌ی ضربه قوچ و نوسانات حاصل از آن، به وسیله‌ی دو سنسور فشار در لوله مشخص می‌شوند.

اهداف آموزشی دستگاه ضربه قوچ

• بیان پدیده‌ی ضربه قوچ در لوله‌ها
• تعیین سرعت صوت در آب
• فهمیدن نحوه عمل محفظه‌ی موج
• فرکانس طبیعی در محفظه‌ی موج

اجزای اصلی دستگاه ضربه قوچ

• لوله‌ی ورودی آب به دستگاه، به همراه نواحی لوله‌ها
• شیر توپی / شیر سلنوید
• سنسورهای فشار
• محفظه‌ی موج
• مخازن آب