Geschiedenis van de windtunnel

De eerste vliegtuig (-machine) ontwerpers hadden als voorbeeld  de vogels, jammer genoeg werkten deze ontwerpen naar aanleiding van de natuur niet omdat men nog geen enkel idee had van aerodynamica. Het werd snel duidelijk dat men niet alleen naar vogels in vlucht moest kijken om de geheimen van aerodynamica te ontdekken. Men moest inzicht krijgen op de luchtstromen die werken over de oppervlakten van een vliegtuig, en dit inzicht weten te gebruiken in de praktijk natuurlijk.

Dit betekende dat men laboratoria ging bouwen waarin men vleugels, cockpits enzovoorts kon testen onder controleerbare omstandigheden.
De vliegtuigontwerpen van tegenwoordig ondergaan significant aantal windtunneltests voordat ze op volledig formaat worden getest.
Een van de eerste “betrouwbare” methoden om een stabiele luchtstroom over een testoppervlak te laten stromen was de zogenaamde “whirling arm”.  Dit is een lange paal verbonden aan een centrale as met motor, het model wordt verbonden aan het uiteinde van de lange paal, de motor laat deze ronddraaien.
Maar er waren problemen met deze “Whirling arm”, zo zorgt de paal die het testmodel laat bewegen voor veel turbulentie (draaikolkjes van lucht die de stabiele stroom verstoren), zodoende was het moeilijk om accurate gegevens te verkrijgen. Ook was  het erg moeilijk meetapparatuur te bevestigen en de (kleine) opgewekte krachten te meten omdat het apparaat snel ronddraait.

Frank H. Wenham ontwierp en gebruikte de eerste windtunnel, in 1871. De tunnel bestond uit een ventilator, aangedreven door een stoommachine, pompte lucht door een 3,7 meter lange buis naar het model. De grote capaciteit van de windtunnel om controleerbaar en systematisch te testen maakte het oude systeem van de “whirling arm” snel overbodig

Er zijn twee typen windtunnels:

·         Het open type : De testruimte hiervan is open, d.w.z. je staat zelf in dezelfde ruimte als het testmodel.

·         Het gesloten type : Dit type hebben wij gebruikt voor onze experimenten, het model bevind zich in een kleine afgesloten ruimte, een nadeel is dat je niet gemakkelijk bij het testmodel kunt komen om het te verstellen en eraan te meten.

Hieronder vindt je alle onderdelen die aanwezig zijn in een gesloten windtunnel.

Settling Chamber, “Gewennings Kamer” ,Deze ruimte zorgt ervoor dat de lucht stabiel wordt aangevoerd, zodat de lucht recht aan komt stromen.
Contraction Cone,  “Samentrekkende Conus”, De conus neemt een groot volume een “langzame” lucht en reduceert dit tot een snelstromende luchtstroom zonder hierbij turbulentie te veroorzaken.
Test Section, Test sectie, Dit is de plek waar het testmodel en de sensoren geplaatst worden.
Diffuser, De “Diffuseur” remt de luchtstroom, dit is handig omdat zo de ventilator aan een groter volume lucht aanzuigt en dus de snelheid in de testsectie groter is. (kleiner volume).
Drive Section, Aandrijf Sectie, Op deze plek bevind zich de ventilator die voor de kracht zorgt om de lucht door de windtunnel te bewegen.

Windtunnels kunnen worden gemaakt met een luchtcirculatie, zodat de door het apparaat gepompte lucht langs de tunnel af weer terug wordt gevoerd naar de Settling Chamber. Zo bereikt men een nog stabielere luchtstroom en zijn er hogere windsnelheden mogelijk. Op de foto hieronder zie je duidelijk de tunnel voor de terugvoer, ook zie je hoe de grootte van windtunnels enorm kan oplopen.

Onze windtunnel

De windtunnel die we voor onze metingen gebruikt hebben is van het gesloten type, dat wil zeggen dat de experimenteer ruimte geheel af is gesloten, van de aanzuigende kant tot de uitstotende kant.
Om goede meetresultaten te verkrijgen moet de lucht overal gelijkmatig worden aangezogen, onze installatie was te eenvoudig en kon hier niet aan voldoen. De windtunnel stond namelijk gewoon op tafel, zodoende kon er niet van alle kanten evenveel lucht aangevoerd worden.

We denken dat de gesloten windtunnel die we hebben gebruikt invloed heeft gehad op bepaalde meetresultaten. Vooral de meetresultaten onder de grotere hoeken.
Bij een gesloten windtunnel (zoals deze) wordt de door het vleugelprofiel opgebouwde lift en drag (weerstand) oneerlijk hoger. Dit omdat het vleugelprofiel de luchtdoorgang simpelweg blokkeert.