Vezeték nélküli nyomásmérő rendszer alkalmazása forgó kerék felületi nyomáseloszlásának mérésére
Vezeték nélküli nyomásmérő rendszer alkalmazása forgó kerék felületi nyomáseloszlásának mérésére
Koren Márton BSc IV. évf.,
e-mail: koren.marci@gmail.com
Konzulens: Dr. Suda Jenő Miklós, Áramlástan Tanszék
e-mail: suda@ara.bme.hu
Jelen TDK dolgozat célja egy egyszerűsített geometriájú szabadon forgó kerék felületén a nyomáseloszlás meghatározása szélcsatorna mérés segítségével. A közúti járművek egyik fontos aerodinamikai paramétere az áramlási eredetű ellenálláserő. Az ellenálláserőnek jelentős összetevője a forgó kerékre ható erő és az abból meghatározható ellenállás-tényező értéke. A forgó kerékre ható erő mérésének meghatározására többféle módszer ismertes, mint például erőmérőcella platform, avagy felületi nyomásmérés alkalmazása. Jelen TDK dolgozatban - figyelembe véve a lehetséges infrastruktúra lehetőségeit - a nyomásmérés módszerét választottam. A forgó kerék esetében ébredő erő meghatározása felületi nyomáseloszlás mérés alapján nem egyszerű feladat, mivel a hagyományos vezetékes nyomásjel elvezetése nem megoldható, tehát ebben az esetben valamilyen vezeték nélküli mérési módszerre van szükség.
A vezeték nélküli nyomásjel átvitelére bluetooth kommunikációs protokollt választottam, mely a szakirodalmi források feldolgozása alapján a témában új módszernek tekinthető. A kerék felületén a nyomást diszkrét pontokban mérem, egy adott sugáron illetve a futófelület szélessége mentén. Ezen furatok szöghelyzetének érzékelést optokapu szenzor adja, a teljes méréshez LabVIEW programot fejlesztettem. A mérést az Áramlástan Tanszék nyomóüzemű, nyitott mérőterű szélcsatornájában végeztem el adott Re=54000 Reynolds-számon, 5m/s áramlási sebességen, ahol az átlagos turbulencia intenzitás 0,8%, és a blokkolási arány 3,3% volt.
A felületi nyomás mérését különböző mintavételezési frekvencián álló és forgó kerék esetében is elvégeztem. A kapott eredmények feldolgozása során vizsgáltam a nyomáseloszlásból meghatározható erő értékét, és azok irodalmi adatokkal történő összevetésének segítségével állapítottam meg a mérési módszerem alkalmasságát. A rááramlásra jellemző turbulencia intenzitás nyomáseloszlásra gyakorolt hatását is megvizsgáltam. Az eredmények kiértékelése során megvizsgáltam, hogy az új vezeték nélküli mérőrendszer eredményei alkalmasak-e az irodalmi adatok alapján ismeretes áramlási struktúrák jellemzésére.
Irodalom:
1. Lesniewicz, P., Kulak, M. & Karczewski, M.: Aerodynamic analysis of an isolated wheel. Journal of Physics: Conference Series 530 012064 (2014)
2. Croner, E., Bézard, H., Sicot, C. & Mothay, G.: Aerodynamic characterization of the wake of an isolated rolling wheel. Int. J. Heat Fluid Flow, Vol.43. pp.233-243. (2013)
3. Gulyás A, Bodor A, Régert T, Jánosi IM.: PIV measurement of the flow past a generic car body with wheels at LES applicable Reynolds number Int. J. Heat Fluid Flow 43 pp.220-232. (2013)
4. Krajnovic´, S., Sarmast, S., & Basara, B.: Numerical investigation of the flow around a simplified wheel in a wheelhouse. J. Fluids Eng (0098-2202). Vol. 133, 11, p. 111001. (2011)
5. Régert, T. & Lajos, T.: Description of Flow Field in the Wheelhouses of Cars. Int. J. Heat Fluid Flow, Vol.28, pp.616–629. (2007)
6. Mears, A. P., Dominy, R. G., Sims-Williams, D. B.: The air flow about an exposed racing wheel. SAE paper, 2002-01-3290 (2002)
7. Skea, A. F., Bullen, P. R., Qiao, J.: CFD simulations and experimental measurements of the flow over a rotating wheel in a wheel arch. SAE paper, 2000-01-0487 (2000)
8. Cogotti A.: Aerodynamic characteristics of car wheels. Int. J. Vehicle Design - Impact of Aerodynamics on Vehicle Design Vol.3. pp.173-196. (1983)
9. Stapelford, W. R., Carr, G. W.: Aerodynamic Characteristics of Exposed Rotating Wheels. The Motor Industry Research Association, Rep. 1970/2, (1969)
