بررسي تجربي جريان ايزوتروپ توليد شده توسط توري در تونل‌باد مادون صوت و اندازه گيري مشخصه‌هاي جريان آشفته

Experimental Investigation of Isotropic Flow Generated by Grid in Subsonic Wind Tunnel and Measurement of Characteristics of Turbulent Flow

در اين پژوهش به بررسي تجربي جريان آشفته ايزوتروپ پرداخته شده است. به همين منظور، دو توري متفاوت با يك كانال انقباضي در پشت آن‌ها براي ايجاد يك جريان آشفته ايزوتروپ در داخل تونل‌باد تعبيه شده است. توري‌ها با شبكه‌هاي cm 2/54 و cm 5/08 به ترتيب با نسبت انسداد 0/34 و 0/17 با برش ليزر روي چوب برش داده شده‌اند. براي تعيين سرعت‌هاي اغتشاشي در جهت جريان از جريان‌سنج سيم داغ يك‌بعدي استفاده شده و براي تعيين مولفه‌هاي جهت‌هاي ديگر از تقريب استفاده شده است. در سرعت‌هاي m/s 5 و m/s 10 براي هر يك از توري‌ها آزمايش انجام شده كه بازه عدد رينولدز 8500 تا حدود 33000 را در بر مي‌گيرد. براي تعيين آغاز مكان ايزوتروپي از روش‌هاي تعيين چولگي سرعت، همواري سرعت، شدت اغتشاشات، نرخ اضمحلال و مقياس‌هاي طولي مانند طول كولموگروف و تيلور استفاده شده است. براي چولگي و همواري اعداد به ترتيب 0 و 3 را نشان داده كه نشان‌دهنده جريان ايزوتروپ مي‌باشد. نتايج نشان دادند كه با افزايش سرعت ورودي، ايزوتروپ شدن جريان به تعويق افتاده است. همچنين در شبكه با نسبت انسداد كمتر، در نزديكي توري شدت اغتشاش كمتر خواهد بود ولي با دور شدن از توري، شدت اغتشاشات بيشتر شده است.

In this research, the turbulent isotropic flow has been experimentally investigated. Hence, two different grids are made and a contraction channel is installed behind it inside the subsonic wind tunnel to generate anisotropic turbulence flow. The grids with mesh sizes of 2/54 cm and 5/08 cm were cut on the wood with an obstruction ratio of 0/34 and 0/17, respectively. One-dimensional hot wire was used to determine the perturbation velocities in the direction of flow, and an approximation was used to determine the components of other directions. At speeds of 5 m/s and 10 m/s, experiments were performed for each of the grids, which range from a Reynolds number of 8500 to about 33000. To determine the onset of the isotropic location, methods of velocity skewness, kurtosis, turbulence intensity, dissipation rate, and longitudinal scales such as Kolmogorov and Taylor lengths were used. For skewness and kurtosis, the numbers show 0 and 3, respectively, which indicate the isotropic flow. Results showed that with increasing the velocity, the isotropy of the flow was delayed. Also, in a grid with a lower obstruction ratio, the intensity of turbulence will be less near the grid, but as it moves away from the grid, the intensity of turbulence will increase.