تونل باد در مرکز رشد و خلاقیت قزوین طراحی و ساخته شد

به گزارش سرویس خبری بسیج علمی  از استان قزوین؛ به منظور مدل کردن پرواز واقعی در اتمسفر از طریق ایجاد جریان هوا ،به فضا و مکانی نیاز است که به آن تونل باد می گویند به طور کلی، تونل باد یک کانال متشکل از بخش‌های مختلف می‌باشد که هوا در آن جریان دارد.

تونل باد مكانی هست كه می توان در آن شرایطی رو مهیا كنیم كه رفتار جریان حول اجسام مختلف رو ببینیم و.دقیقاً همان رفتاری كه در عالم واقعی برای یه جسم در حالت حركت رخ می دهد را نشان می دهد.از آنجایی که تست جسم پرنده در شرایط واقعی خیلی سخت می باشد، نیاز است  جسم رو ثابت گرفته و جریان رو حرکت بدیم و این کار در فضای آزمایشگاهی به نام تونل باد انجام صورت می گیرد.

هدف اصلی استفاده از تونل باد شبیه سازی جریان حول شکل ایرودینامیکی برای درک بیشتر از نحوه‌ی رفتار جسم پرنده در حال پرواز می‌باشد.

متخصصان از این وسیله برای اهداف زیر استفاده می‌کنند: 1-کاهش هزینه‌های ساخت هواپیما، موشک و ابزار هوافضایی دیگر ، 2- تست عملکرد و کیفیت قطعات مختلف ایرودینامیکی ، 3-انجام کارهای آکادمیک، تحقیقاتی و نوین در زمینه‌ی ایرودینامیک ، 4-راستی آزمایی انواع روش‌های تحلیلی و عددی

اهمیت تونل باد در تحقیقات و ساخت قطعات ایرودینامیکی به حدی است که بدون وجود آن ، امکان به ثمر رسیدن اغلب طرح های صنایع وعلوم هوافضایی وجود ندارد و حتی می توان ادعا نمود که تا کنون هیچ طرح عمده ای در صنایعی که در ارتباط با جریان سیالات گازی است ، بدون استفاده از این وسیله به نتیجه نرسیده است.

بکارگیری از علم آیرودینامیک در طراحی تونل باد

علم ایرودینامیک در ابتدا یک علم آزمایشگاهی و تجربی بوده و در حال حاضر در بعضی جهات به همین صورت باقی مانده است و روش های گوناگون طراحی اجسام پرنده، در بیشتر موارد، تنها پس از انجام آزمایشات مختلف تجربی و عملی، به جواب مطلوب می رسند. در ایرودینامیک تجربی یکی از وسایلی که کارایی خود را به صورت کامل به نمایش گذاشته تونل باد است. این وسیله از آن جهت مورد استفاده قرار می گیرد، که می توان توسط آن مدلی از اجسام را با شرایط دلخواه آزمایشگاهی مورد تحلیل و بررسی قرار داد و نتایج بدست آمده را برای نمونه‌ی اصلی وسیله ی مورد استفاده برای طراحی قرار داد. از آنجایی که آیرودینامیک علمی است که پدیده‌ی عبور جریان یک سیال را در اطراف اجسام مختلف بررسی می کند، تونل باد به عنوان مهمترین ابزار تحقیقاتی در مسایل مختلف آن از دید تجربی و عملی شناخته می شود.

فلسفه‌ی کلی کار تونل باد نیز این است که عملکرد جسم ایرودینامیکی(چگونگی رفتار جسم درون سیال، مانند مقدار نیروی برا و پسای تولید شده، را به طور کلی عملکرد آیرودینامیکی چسم می گویند)در حالت ایستا و داخل جریان با سرعت مشخص، برابر با عملکرد همان جسم در حالت پرواز با همان سرعت می‌باشد؛ به عبارتی، چه سیال روی جسم عبور کند (تونل باد) و چه جسم درون سیال پرواز کند (حالت پرواز) نتایج یکی است.

در سال 1871 میلادی فرانسیس ون هام (Frsncis Wenham) در انگلستان اولین تونل باد تاریخ را ساخت و مورد استفاده متخصصان قرار می گیرد.از آن تاریخ تا اواسط سال ۱۹۳۰ تقریباً همه تونل‌های باد به منظور ایجاد جریان‌هایی با سرعت ۰ تا ۲۵۰ مایل بر ساعت طراحی شدند. در اواخر سال ۱۹۴۰، گسترش و توسعه هواپیماها به‌طور فزاینده‌ای گران شد همچنین هزینه طراح‌های ناموفق هواپیما رو به افزایش بود. به همین علت طراحان هواپیما به دنبال راهی برای مدل کردن هواپیما به صورت ریاضی و شبیه‌سازی پایداری و کنترل می‌گشتند تا آن جاییکه دیگر نیازی به ساخت هواپیما نباشد. این مسئله با افزایش سرعت هواپیماها همراه شد و باعث افزایش نیاز به تونل‌های باد پیچیده تر گشت. و به‌طور اختصاصی بعد از جنگ جهانی دوم به تونل‌های ما فوق صوت نیاز بود.

علی پورخان مخترع قزوینی در گفتگو با این سرویس خبری اظهار کرد:یکی از تجهیزات مهم و کاربردی در انجام آزمایشات آیرودینامیکی داشتن تونل باد به منظور اجرای انوانع تست ها و آزمایشات مختلف در اندازه ها و حالتهای مختلف است.

وی افزود: توسط تیم 5 نفره که از دانشجویان این رشته برق،الکترونیک،مکانیک،هوا و فضا ،نرم افزار هستند، موفق شدیم که این تونل باد را طراحی و ملاحظات اساسی را در انجام آزمایشات مد نظر قرار دهیم.

مخترع قزوینی بیان کرد: این که چرا تونل باد به این شکل طراحی و ساخته می شود به این دلیل است که تونل باد هر قدر بتواند سرعت بیشتری ایجاد کند بهتر می توان آزمایش کرد.

وی اضافه کرد: در این حالت مامی توانیم بازه های سرعت بیشتری داشته باشیم و آزمایشات بیشتری انجام بدیم و از طرفی نتایج آزمایشات نیز دقیق تر و قابل استناد خواهد بود.

این مخترع عنوان کرد:اگه تونل باد یک مسیر و مجرای ثابت و بدون تغییر سطح مقطع بود، اگرچه می توانستیم توسط ملخ دمنده یا مکنده هوا  در آن سرعت بدهیم ولی برای ما این کار بهینه نیست.

عضو شبکه مخترعان استان قزوین اعلام کرد: طی چند ماه آینده با تنظیمات نهایی و انجام تستهای اولیه آماده بکارگیری برای آزمایشات واقعی خواهیم بود. تا بتوانیم پرنده آزمایشی خود را در آن قرار داده و بررسی های بعدی را انجام بدهیم.

وی با اشاره به جزییات این دستگاه تشریح کرد: هر تونل بادی، بسته به سایز و کاربرد از بخش‌های ورودی، همسو ساز جریان، توری کاهش توربولانس، بخش آزمایش، پخش کننده جریان و پره‌ی موتور تشکیل می‌شود. تصویر زیر، بخش‌های مختلف یک توربین باد باز را نشان می‌دهد. این بخش‌ها عبارتند از:

در شکل 1 قسمتهای اصلی تونل باد از سمت چپ نشان داده می شود: قسمت اول- یک سو کننده جریان: این بخش جریانات آشفته‌ی بزرگ هوای بیرون را دفع می‌کند و جریان را یک دست و یکسو می‌کند.

قسمت دوم- ورودی: در این بخش توری‌هایی با هدف حذف آشفتگی‌های ریز جریان تعبیه شده است و با کاهش سطح مقطع تونل، سرعت هوای ورودی را نیز مقداری افزایش می‌دهد.

قسمت سوم- بخش آزمایش: در این بخش، سنسورها، قطعه‌ی آزمایش شده و تجهیزات دیگر قرار دارد و جریان یکدست و بدون آشفتگی در این بخش عبور می کند.

قسمت چهارم-دیفیوزر و یا پخش کننده: این بخش جریان پایین دست را به سمت پره‌ی موتور هدایت می‌کند. معمولا طول این بخش به اندازه‌ای است که اغتشاشات فن روی محفظه‌ی ازمایش تاثیری نگذارد.

قسمت پنجم- فن: این بخش با ایجاد یک اختلاف فشار، نیروی لازم برای ایجاد جریان درون تونل را ایجاد می‌کند.

پورخان افزود: تونل های باد به منظور ایجاد نتایج لازم و مورد نظر ، به اشکال و گونه های متفاوتی طراحی و ساخته می شوند. در بررسی کلی بر روی طبقه بندی های مختلف به پنج روش کلی و اساسی می رسیم که هر یک از آن ها در درون خود شاخه های فراوانی را شامل می شوند. این پنج نوع تقسیم بندی عبارتند از :1-از نظر ابعاد و شکل هندسی مقطع آزمون (Size & Geometry Shape)2- از  نظر مسیر جریان هوا (Air (StreamLine)3- از نظر سرعت جریان هوا و عدد رینولدز در مقطع آزمون (Reynolds Number)4-از نظر شکل قرار گرفتن و نصب بدنه (Installation)5-از نظر موارد استفاده و کار برد تونل (Using & Performance)

این مخترع تصریح کرد:در تونل باد فشار استاتیک و فشار دینامیک هر نقطه، سرعت موضعی و دما در هر لحظه از پارامترهای مهم برای اندازه‌گیری می‌باشند. با اندازه گیری این پارامترها در نقاط مختلف جسم و بخش آزمایش و آوردن این مقادیر در محاسبات ایرودینامیکی، متخصصین به خواسته‌های خود از تونل باد می‌رسند. گاهی اوقات نیز از وسایلی مانند آشکار ساز جریان برای بررسی دقیق‌تر استفاده می‌کنند.

لازم به ذکر است؛ به منظور مجهز کردن آزمایشگاه هوا و فضای مرکز رشد و خلاقیت بسیج و انجام آزمایشات آیرودینامیکی بر روی اجسام به ویژه پرنده ها، به همت جمعی از مخترعان و محققان بسیجی،توانمند و علاقه مند استان قزوین و با حمایت سازمان بسیج علمی و پژوهشی استان قزوین تونل باد طراحی و ساخته می شود.