Центр аэродинамических исследований ЮТА - UTA Aerodynamics Research Center

Техасский университет в Центре аэродинамических исследований Арлингтона (ARC) - это объект, расположенный в юго-восточной части кампуса, находящийся под управлением Департамента машиностроения и аэрокосмической техники. Он был основан в 1986 году в рамках расширения UTA Инженерный колледж. ARC вносит свой вклад в видение UTA и Система Техасского университета превратить университет в полноценное исследовательское учреждение. Он демонстрирует деятельность UTA по исследованиям в области аэродинамики и за свою историю зарекомендовал себя как уникальный объект университетского уровня. В аэродинамические трубы и оборудование на объекте было в основном построено путем разведки и модернизации снятого с эксплуатации оборудования со стороны правительства и промышленности. В настоящее время магистры и кандидаты наук. студенты выполняют исследования в области высокоскоростной газовой динамики, двигательных установок (в том числе Импульсные детонационные двигатели ), и Вычислительная гидродинамика среди других проектов, связанных с аэродинамикой.

История

Разработка ARC началась в 1975 году как попытка разработать ударную трубу для экспериментальных исследований в области магнитогидродинамического (МГД) производства энергии. В то же время комиссия по технической аккредитации рекомендовала, чтобы Департамент аэрокосмической техники (который с тех пор снова стал частью Департамента машиностроения и аэрокосмической техники) имел возможность использования высокоскоростной аэродинамической трубы. Дуговый нагреватель был отправлен на УТА, но был поставлен на хранение из-за отсутствия средств на приобретение вспомогательного оборудования, необходимого для его работы. В 1976 году два профессора посетили и AEDC, и НАСА. Центр космических полетов Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, чтобы посмотреть их трансзвуковые Трубка Людвига объекты. Идея заключалась в том, чтобы построить уменьшенную версию аэродинамической трубы в UTA, но во время осмотра объекта AEDC было обнаружено, что его труба Людвига недавно была выведена из эксплуатации. Трубка Людвига была разработана в качестве прототипа концепции ВВС для Национальной программы развития трансзвуковых средств, но недавно было принято решение построить NTF в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли, используя концепцию криогенного туннеля. Профессора в шутку посоветовали менеджеру проекта AEDC рассмотреть возможность передачи трубки UTA, что было воспринято как серьезное предложение. Труба Людвига была объявлена ​​государственным излишком и передана в дар UTA, и она была обнаружена на перевалочной станции в Арлингтоне, штат Техас, на трех вагонах-платформах.

Владение трубным комплексом Людвиг привлекло прибыльные гранты, что стало логистической проблемой, потому что UTA тогда участвовала в крупной строительной программе, которая включала реконструкцию инженерного здания, в которое должен был войти туннель. Это означало бы несколько лет хранения и сотни тысяч долларов потерянных грантов. Решением этой проблемы стало строительство временного сооружения на первом этаже нового инженерного корпуса. Это сооружение оказалось под офисом декана инженерного колледжа, который, услышав, насколько громко звучит трубка Лювига, быстро изменил временное сооружение на постоянное здание. После того, как была предложена концепция постоянного здания, было добавлено несколько новых аэродинамических труб и оборудования. В 1985 году большой компрессор, расположенный на Исследовательский центр НАСА Эймса стал доступен и был подарен UTA. Этот 5-ступенчатый компрессор Clark был рассчитан на 3000 фунтов на квадратный дюйм, 2000 кубических футов в минуту и ​​приводился в движение двигателем мощностью 1250 л.с. Общая потребляемая мощность при работе с полной нагрузкой составляет более 1,6 МВт. Перемещение компрессора в новое здание со связанным с ним оборудованием обошлось почти в 500 000 долларов. Все здание было построено вокруг компрессора в 1986 году, и с тех пор продолжалось развитие, которое включает строительство сверхзвуковой и гиперзвуковой объекты.

Лаборатория низкоскоростной аэродинамической трубы

Низкоскоростная аэродинамическая труба представляет собой замкнутую трубу с непрерывным потоком и частотно-регулируемым приводом мощностью 100 л.с. Размер испытательного участка составляет 0,6 на 0,9 метра, а скорость потока достигает 50 м / с. Он оборудован 3- и 6-компонентными силовыми весами и системой сбора мультиплексированных данных на базе ПК. Также доступна визуализация дыма. Вспомогательная подача воздуха высокого давления позволяет использовать туннель для исследований струйной и поверхностной продувки.

Трансзвуковая труба Людвига с высоким числом Рейнольдса в аэродинамической трубе

Высота Число Рейнольдса трансзвуковой В аэродинамической трубе с трубкой Людвига есть испытательная секция пористой стенки размером 19,5 на 23,2 см (9 дюймов). Это импульсное устройство со временем работы около 120 мс. В число Маха диапазон составляет 0,5–1,2, а диапазон числа Рейнольдса - 4–40 миллионов на метр. Чрезвычайно высокое число Рейнольдса позволяет проводить полномасштабное моделирование аэродинамики ротора. Туннель имеет низкий уровень турбулентности, колебания давления набегающего потока составляют всего 1% среднеквадратического значения. Имеет 5-компонентный баланс.

Сверхзвуковая аэродинамическая труба

В сверхзвуковая аэродинамическая труба представляет собой туннель продувочного типа, оборудованный соплом с переменным числом Маха. Аэродинамическая труба была разработана собственными силами, за исключением подарка сопла LTV (в настоящее время Lockheed Martin Missile and Fire Control). Текущий достижимый диапазон чисел Маха составляет от 1,5 до 4,0 с числами Рейнольдса от 60 до 140 миллионов на метр. Площадь поперечного сечения испытательного участка составляет 6 на 6,5 дюймов. Максимальный объем верхнего накопительного резервуара составляет 24,5 кубических метра при давлении 700 фунтов на квадратный дюйм.[1]

Гиперзвуковой ударный туннель

Гиперзвуковой ударный туннель - еще одна импульсная установка со временем работы от 0,5 до 5,0 мс. Туннель имеет испытательный участок диаметром 0,44 метра и длиной 1 метр. Невязкое ядро ​​имеет толщину 0,17 м при скорости 8 Маха. Он способен испытывать при числах Маха от 5 до 16 и числах Рейнольдса от 100 до 20 миллионов на метр. Туннель можно модифицировать, чтобы разместить в нем драйвер детонации, использующий смесь водорода, кислорода и гелия. Это было завершено в 1991 году и привело к получению гранта в размере 1000000 долларов на создание Центра гиперзвуковых исследований NASA / UTA в период с 1993 по 1998 год.

Туннель с дуговым обогревом

Ключевым компонентом аэродинамической трубы с дуговым обогревом является электродуговый нагреватель постоянного тока мощностью 2 МВт. Испытательный участок имеет длину 10,3 см (4 дюйма) и длину 91,4 см (36 дюймов). Он используется для создания сверхзвуковых потоков чрезвычайно горячего газа. Газ, протекающий через дуговый нагреватель, нагревается мощной электрической дугой для получения потока газа с объемной температурой от 3000 до 5000 K. Установка основана на дуговом нагревателе Thermal Dynamics F-5000, подаренном USAF Arnold Engineering Development. Центр. Кроме того, установка также состоит из систем для закачки азота, водяного охлаждения, создания вакуума и поперечного зонда, а также контроля и защиты объекта.

Общая выходная энтальпия находится в диапазоне от 4000 до 5800 кДж / кг, что регулируется регулировкой силы тока на выходе источника питания и скорости впрыска газа в дуговой нагреватель. Дуговый нагреватель может быть сконфигурирован для получения очень пикового распределения энтальпии на выходе из сопла, что может дать локальные общие энтальпии примерно в два раза выше среднего объемного уровня. При эксплуатации объекта массовый расход составляет 0,07–0,18 кг / с. Соответствующая максимальная продолжительность запуска составляет 90–200 с. Максимальное рабочее давление для дугового нагревателя - 20 атмосфер. Эжекторный насос с приводом от сжатого воздуха создает условия вакуума в емкости испытательной секции во время испытательных прогонов. Эжекторный насос обеспечивает давление в испытательной секции до 4,5 кПа (0,65 фунта на кв. Дюйм) без работы дугового нагревателя. Доступен механический вакуумный насос для создания высокого начального вакуума в вакуумном резервуаре объемом 4,25 кубометра. Возможность вакуумирования установки позволяет использовать сопла с высокой степенью расширения с дуговым нагревателем. Программируемая 3-осевая система перемещения позволяет выполнять зондовые исследования в пространстве шириной 20 см (8 дюймов), длиной 23 см (9 дюймов) и глубиной 30 см (12 дюймов) (8 x 9 x 12 дюймов). Эту систему также можно использовать для крепления моделей или тестовых изделий.[2]

Факультет

  • Лука Маддалена, доктор философии - директор
  • Франк К. Лу, доктор философии, P.E. - Бывший директор
  • Дональд Р. Уилсон, доктор философии, P.E. - Бывший директор, 1986–1993 гг.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ <«Сверхзвуковая аэродинамическая труба». Получено 2007-08-13.
  2. ^ <"Дуговый нагреватель". Получено 2007-08-13.

внешние ссылки