les appareils gunt proposent différents essais dans le domaine de l

TECHNIQUE ET MÈCANIQUE DES FLUIDES ÉCOULEMENT STATIONNAIRE DES FLUIDES COMPRESSIBLES
LES APPAREILS GUNT PROPOSENT DIFFÉRENTS ESSAIS DANS LE DOMAINE DE L’ÉCOULEMENT STATIONNAIRE DES FLUIDES COMPRESSIBLES
HM 230 ÉCOULEMENT DES FLUIDES COMPRESSIBLES
HM 260 PARAMÈTRES DES BUSES
Pertes de pressions dans les tuyaux et le
coude de tuyau liées à un écoulement non
compressible
Détermination des forces de réaction et d’action
sur la buse et rendement de la buse
Écoulement d’ultrasons dans la buse Laval
Mesure de la force appliquée à l’aide d’un
capteur de flexion
Les objets sont transparents, ce qui permet
de bien voir la structure intérieure
Buse convergente, buse convergente/divergente
et plaque d’impact
Écoulement de pression dans
le coude du tuyau apparaissant
sous l’effet d’un écoulement non
compressible, en orange dépression, en rouge surpression
Courbe de pression dans la
buse Laval, avec un couarnt
compressible
en bleu courbe de pression
avec choc de recompression,
en noir courbe de pression
sans choc de compression,
1-5 points de mesure de la
pression, p* rapport de
pression critique
HM 172 TUNNEL AÉRODYNAMIQUE À ULTRASONS AVEC OPTIQUE DE SCHLIEREN
Nombres de Mach pouvant être obtenus <1, 1,4
et 1,8
Visualisation de l’écoulement avec l’optique de
Schlieren jointe à la livraison et les corps de
résistance types (fusée, projectile, double taquet
et taquet)
Mesure de la force
1 buse, 2 plaque d’impact,
FR force de réaction (poussée),
FA force d’action (force d’impact), v vitesse
HM 261 RÉPARTITION DE LA PRESSION DANS LES BUSES
Mesure de la courbe de pression dans la buse
Détermination de la vitesse du son et du choc
de compression
Buse convergente, deux buses convergente/
divergente avec différentes extensions
Logiciel LabVIEW pour l’acquisition des données
et la représentation des courbes de pression
Fronts d’onde sur le
cône et sur le corps
tronqué
1 fronts d’onde,
2 zone d’eau morte
avec tourbillons,
en bleu lignes
de courant
Courbes de pression et de vitesses dans différentes
buses: 1 buse convergente, 2 buse convergentedivergente (buse Laval), 3 point le plus étroit de la
coupe transversale, p* rapport de pression critique,
Ma nombre de Mach, v vitesse
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TECHNIQUE ET MÈCANIQUE DES FLUIDES ÉCOULEMENT STATIONNAIRE DES FLUIDES COMPRESSIBLES
HM 172 TUNNEL AÉRODYNAMIQUE À ULTRASONS AVEC VISUALISATION DE L’ÉCOULEMENT
1
2
3
4
2
5
6
Structure complète de l’essai
Dimensions : 6,1x 4,5m
Le ventilateur puissant permet de travailler sans interruption
Ventilateur avec amortisseur de bruit efficace. Ceci permet de le placer dans le laboratoire.
Fenêtre mis en place dans le tronçon de mesure avec optique de Schlieren, destiné à l’observation de
l’écoulement de fuselage aux ultrasons
Écoulement subsonique, transsonique et supersonique jusqu’à Ma 1,8
1 tunnel aérodynamique pour
ultrasons, entrée d’air,
2 optique de Schlieren,
3 piste de mesure munie de
fenêtres,
4 pupitre de commande avec
manomètre,
5 ventilateur,
6 armoire de distribution,
7 enregistrement des valeurs
de la pression
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FONCTION DU TUNNEL AÉRODYNAMIQUE À ULTRASONS
p* rapport de pression critique, Ma nombre de Mach
en bleu Courbe de pression, en rouge Courbe de vitesse
Le tunnel aérodynamique ouvert fonctionne
sans interruption. Un ventilateur aspire l’air
environnant via l’orifice d’entrée 1 bien
placé par rapport à l’écoulement. L’air aspiré
circule dans un redresseur d’écoulement 2,
en atténuant les turbulences transversales.
L’air 3 est accéléré dans la buse d’infrasons.
Dans le tronçon de mesure 4 fermée, une
paroi interchangeable avec contour Laval
sert de buse d’ultrasons. Elle fait passer
l’air à une vitesse allant jusqu’à Ma 1,8.
Le La fenêtre 5 en verre optique spécial
permet d’observer l’écoulement à l’aide
d’une optique de Schlieren. Les diffuseurs
d’ultrasons et d’infrasons 6, 7 placés plus en
avant du tunnel aérodynamique à ultrasons
ralentissent l’écoulement d’air. L’air traverse
alors le filtre d’aspiration 8 pour arriver dans
le ventilateur 9 chargé de la compression.
L’air est éjecté dans l’environnement par
l’orifice de sortie muni d’un amortisseur de
bruit 10.
PAROIS INTERCHANGEABLES POUR GÉNÉRATION DE VITESSES ALLANT
JUSQU’À MACH 1,8 DANS LE TRONÇON DE MESURE
Le tronçon de mesure munie de deux
fenêtres parallèles est l’élément central
du tunnel aérodynamique à ultrasons. Ce
tronçon de mesure est prévue pour différents corps de résistance. Le hublot placé
côté utilisateur est rotatif et pourvu d’un
rapporteur d’angle, afin d’orienter le corps
de résistance dans le tronçon de mesure de
manière reproductible.
Fenêtre rotatif
avec rapporteur d’angle pour
orienter le corps de résistance
sur le tronçon de mesure
La pression est mesurée en 16 points de le
tronçon de mesure. Les points de mesure
sont répartis uniformément sur toute la
longueur.
Différentes vitesses sont générées avec
des cloisons interchangeables, placées
dans le tronçon de mesure. Le sol de le
tronçon de mesure est plat. La courbe de la
section transversale n’est donc déterminée
que par le contour de la cloison.
A contour droit pour génération de l’écoulement subsonique. Les contours Laval
B et C servent de buses d’ultrasons. En
raison de cette forme spéciale, il se forme
un écoulement d’ultrasons aux environs de
fenêtre. Plus loin sur le tronçon de mesure,
on a une cloison interchangeable, le diffuseur d’ultrasons, dans laquelle l’écoulement
est décéléré par un choc de compression
droite, supersonique.
A contour droit: infrasons Ma<1
B contour Laval: ultrasons Ma 1,4
C contour Laval: ultrasons Ma 1,8
1 buse à ultrasons, 2 diffuseur d’ultrasons, 3 diffuseur d’infrasons,
4 point de mesure de la pression, 5 fenêtre
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TECHNIQUE ET MÈCANIQUE DES FLUIDES ÉCOULEMENT STATIONNAIRE DES FLUIDES COMPRESSIBLES
VISUALISATION ET COURBE DE PRESSION E L’ÉCOULEMENT D’ULTRASONS SUR HM 172
1
2
3
4
1
CORPS DE RÉSISTANCE INTERCHANGEABLES
L’angle d’incidence des corps de résistance est
réglable
Les corps de résistance 1 taquet et
2 double-taquet représentent les profils d’aile
supersoniques
Un choc de compression courbée et
relevée est très bien représentée avec les corps
de résistance 3 fusée et 4 projectile.
1
2
3
4
miroir concave
diaphragme
verre dépoli
source lumineuse
STRUCTURE ET FONCTIONNEMENT DE L’OPTIQUE DE SCHLIEREN
L’optique de Schlieren permet de visualiser les fronts
d’onde et les lignes de Mach, apparaissant en liaison avec
les chocs de compression.
Les chocs de compression sont suivies de sauts de pression et de variations de la densité. L’optique de Schlieren
permet de visualiser les différences de densité dans l’air.
Pour ce faire, un faisceau lumineux parallèle est dirigé
dans le tronçon de mesure, perpendiculairement au sens
d’écoulement. C’est là que les deux fenêtres de le tronçon
de mesure entrent en jeu. Suite à l’indice de réfraction
modifié, les différences de densité dévient une partie
de la lumière. Après avoir focalisé le faisceau lumineux,
les parties déviées du faisceau lumineux sont éliminées
par un diaphragme unilatéral. Ceci permet de visualiser
les passages du clair au foncé. Plus loin dans le trajet
optique, on a un verre dépoli sur lequel une image de la
répartition de la densité sur le tronçon de mesure, l’image
Schlieren, est projetée.
Les éléments de l’optique de Schlieren sont placés sur
deux bancs optiques, des deux côtés de le tronçon de
mesure. Ils sont séparés du tunnel aérodynamique pour
empêcher la transmission des vibrations sur le module
optique sensible.
La photographie de Schlieren montre le
front d’onde détaché type des corps
émoussés ici sur le taquet, le corps de
résistance
La photographie de Schlieren Schlieren
montre le front d’onde attaché type des
corps effilés ici sur le taquet, le corps de
résistance
LOGICIEL D’ACQUISITION DES DONNÉES
Le logiciel LabVIEW est compris dans la
fourniture
Représentation graphique des courbes de
pression
Exploitation des données dans un logiciel tableur
(MS Excel, OO Calc)
Transmission des données mesurées sur PC via
une interface USB
L’optique de Schlieren contient les éléments optiques suivants dans le trajet optique:
1 source lumineuse ponctuelle, 2 un miroir concave parallélise le faisceau lumineux, 3 tronçon de mesure avec
deux fenêtres en verre optique spécial, 4 le miroir concave focalise le faisceau lumineux,
5 un diaphragme unilatéral filtre les parties déviées du faisceau, 6 un verre dépoli représente l’image Schlieren
Les pressions et les positions des différents points
de mesure placés sur le tronçon de mesure sont
présentées dans l’illustration.
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TECHNIQUE ET MÈCANIQUE DES FLUIDES ÉCOULEMENT STATIONNAIRE DES FLUIDES COMPRESSIBLES
HM 230 ÉCOULEMENT DES FLUIDES COMPRESSIBLES
Grâce aux nombreuses possibilités proposées, le HM 230 est
l’instrument idéal pour présenter
les notions de base de l’écoulement d’air compressible. Au
cours des essais, les étudiants
se familiarisent avec les fluides
compressibles et assimilent leurs
propriétés. La problématique de
l’écoulement transsonique est
présentée avec une buse spécialement mise au point pour la zone
supersonique.
DÉTERMINATION DU FLUX ÉNERGÉTIQUE
La buse de mesure placée à l’entrée
de l’écoulement d’air sert à accélérer
l’air avec un minimum de pertes. Elle
est montée devant chaque objet. Une
plaque de protection empêche l’aspiration involontaire de grands objets et
le blocage de l’orifice d’aspiration.
Le cours de formation
complet propose des
essais sur l’écoulement
non compressible,
subsonique et transsonique
Tous les composants sont
agencés clairement sur
une plaque
Des objets transparents
montrent la structure
intérieure et le contour de
la buse
Vitesses allant jusqu’à
Ma 1
1 ventilateur, 2 partie aspiratrice, 3 objet de mesure interchangeable
(trajet de tuyau),
4 buse de mesure, 5 plaque de protection; dp différence de pression, v vitesse
Différences de pression
dans le système, jusqu’à
600mbar
OBJETS SERVANT À LA MESURE
La pression est mesurée dans la buse
pour calculer la vitesse de l’écoulement, et enfin déterminer le flux énergétique.
1 buse de mesure
2 point de mesure de la
pression,
3 plaque de protection
AMPLEUR DES ESSAIS
L’appareil d’essai permet d’examiner les simples pertes de
pression dans les trajets de tuyaux et dans le coude du tuyau,
Exemple d’une structure d’essai:
enregistrement d’une courbe
d’étalonnage pour un diaphragme
Détermination du débit volumétrique
à l’aide de la pression différentielle
mesurée sur le diaphragme
Comparaison de 2 plaques de
diaphragme pour la plage de
mesures de 0...200mbar et comparaison de 2 plaques de diaphragme
pour la plage de mesures de 0...1bar
Comparaison du diaphragme et de
la buse de mesure (la référence est
la détermination du flux énergétique
dans la buse de mesure, à l’entrée
de l’air)
l’étalonnage des diaphragmes de mesure, les écoulements
de buse dans les zones subsoniques et transsoniques.
1-2 points de mesure de la pression devant et derrière la plaque du
diaphragme, 3 plaque de diaphragme interchangeable, 4 buse de mesure;
en rouge Courbe d’étalonnage, Q flux énergétique, dp différence de pression
Exemple d’une structure
d’essai: enregistrement
des courbes de pression
dans la buse à extension
intermittente
clapet d’étranglement
coude de tuyau
tuyaux
Courbe de pression dans
la partie convergente
et cylindrique de la buse
1-4 points de mesure de la pression, 5 buse de mesure ;
en rouge et en bleu Courbes de pression, A début du point le plus étroit de la
coupe transversale de la buse
diaphragme
buse à extension intermittente
buse à extension permanente (buse Laval)
Perte de pression au
niveau de l’extension
intermittente
Comparaison avec la
perte de pression de la
buse Laval
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