Ispitivanje karakteristika strujanja zraka u klimatskom zračnom tunelu

Ovaj rad je rezultat opsežnih ispitivanja izvedenih u Centru izvrsnosti Telč, u češkoj Republici, u novo izgrađenom klimatskom zračnom tunelu Vincenc Strouhal. Tunel ima mogućnost simuliranja atmosferskog zračnog sloja, sunčevog zračenja, hlađenja i grijanja, nastanka mraza te ujednačenog strujanje niske turbulencije. Cilj istraživanja je bio ispitati i opisati strujanje zraka u tunelu. Prvi korak je ispitivanje polja brzine i turbulencije uzduž prazne mjerne sekcije tunela kako bi se ispitala uniformnost profila strujanja. Brzina strujanja je mjerena korištenjem užarene žice. Mjerenja su izvedena korištenjem dvije mjerne sonde, jedne na mjernom mjestu, presjeku, te druge na stropu , simetrali zračnog tunela. Također je korištena temperaturna korekcija koju je mjerio jedan termo-par. Izmjerena su polja brzine i turbulencije na više presjeka uzduž longitudinalnog smjera mjerne sekcije. Drugi korak je ispitivanje formiranja simuliranog atmosferskog zračnog sloja u tunelu. Granični sloj je genereiran korištenjem Counihanove metode, gdje iskustva pokazuju da se eksperimentalni rezultati dobiveni u zračnom tunelu dobro podudaraju s rezultatima mjerenja iz prirode. \Na izlazu iz sapnice i ulazu u mjernu sekciju zračnog tunela postavljena je nazubljena barijera. Strujanjem zraka preko barijere nastaju vrtlozi s horizontalnom osi vrtnje. \Nizvodno od barijere smješteni su generatori vrtloga, koji potiču nastajanje vrtloga s vertikalnom osi vrtnje. Izborom odgovarajuće visine i gustoće elemenata podne hrapavosti modelira se struktura donjeg dijela graničnog sloja. Dodatno ispitan je i utjecaj metalne žičane mreže položene na pod tunela na generiranje graničnog sloja. Rezultati mjerenja u praznoj mjernoj sekciji pokazuju ubrzanje strujanja duž mjerne sekcije, od ulaza do okretnog stola gdje se smještaju strukturni modeli za ispitivanje. Ubrzanjem strujanje postiže i do 10 % veće brzine strujanja na različitim presjecima uzduž mjerne sekcije. Mogući razlog tome je da mjerna sekcija u ovome trenutku nema postupno proširenje zidova ili pomicanje stropa u svrhu smanjenja gradijenta tlaka u mjernoj sekciji. \Nadalje, zbog formiranja graničnog sloja na podu, zidovima te stropu zračnog tunela dolazi do značajnog ubrzanja središnjeg dijela toka. Analiza strukture modeliranog atmosferskog graničnog sloja i promjene strukture strujanja na dva presjeka mjerne sekcije, tj. na centru okretnog ispitnog stola (x = 0 m) te uzvodno od centra ispitnog stola (x = 1,5 m), pokazala je da se korištenjem generatora turbulencije i elemenata podne hrapavosti može poboljšati uniformnost strujanja u usporedbi sa strujanjem u praznoj mjernoj sekciji. Profil brzine se nalazi unutar preporučenih 15% iznosa prema međunarodnom standardu ESDU74031 te odgovara eksponentu zakona potencije α = 0.28. Simulirani granični sloj odgovara profilu strujanja u urbanim sredinama