Центр аэродинамических исследований УТА

Центр аэродинамических исследований (ARC) Техасского университета в Арлингтоне - это объект, расположенный в юго-восточной части кампуса, находящийся в ведении Департамента машиностроения и аэрокосмической техники. Он был основан в 1986 году как часть расширения Инженерного колледжа UTA . ARC вносит свой вклад в реализацию концепции UTA и системы Техасского университета по превращению университета в полноценное исследовательское учреждение. Он демонстрирует исследовательскую деятельность UTA в области аэродинамики и за свою историю зарекомендовал себя как уникальный центр университетского уровня. Аэродинамические трубы и оборудование на объекте были в основном построены путем поиска и модернизации выведенного из эксплуатации оборудования правительства и промышленности. В настоящее время магистры и доктора философии. Студенты выполняют исследования в области высокоскоростной газодинамики, двигательной установки (включая импульсно-детонационные двигатели ) и вычислительной гидродинамики , а также других проектов, связанных с аэродинамикой.

История

Разработка ARC началась в 1975 году как попытка разработать ударную трубу для экспериментальных исследований в области магнитогидродинамической (МГД) генерации энергии. В то же время совет по инженерной аккредитации рекомендовал, чтобы Департамент аэрокосмической техники (который с тех пор снова объединился с Департаментом машиностроения и аэрокосмической техники) имел возможности высокоскоростной аэродинамической трубы. Дуговой нагреватель был отправлен в УТА, но был поставлен на хранение из-за отсутствия средств на приобретение вспомогательного оборудования, необходимого для его эксплуатации. В 1976 году два профессора посетили AEDC и Центр космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, чтобы осмотреть их трансзвуковые с трубкой Людвига установки . Идея заключалась в том, чтобы построить уменьшенную версию аэродинамической трубы в UTA, но когда осмотрели объект AEDC, выяснилось, что труба Людвига недавно была выведена из эксплуатации. Трубка Людвига была разработана в качестве прототипа концепции ВВС для Национальной программы развития трансзвуковых установок, но недавно было принято решение построить NTF в Исследовательском центре НАСА в Лэнгли, используя их концепцию криогенного туннеля. Профессора в шутку посоветовали менеджеру проекта АРЭК рассмотреть возможность передачи трубки в дар УТА, что было воспринято как серьезное предложение. Труба Людвига была объявлена ​​государственным излишком и передана в дар UTA и появилась на железнодорожной станции в Арлингтоне, штат Техас, на трех вагонах-платформах.

Владение трубным заводом Людвига привлекло прибыльные гранты, что стало логистической проблемой, поскольку UTA тогда участвовала в крупной строительной программе, которая включала реконструкцию инженерного здания, в которое должен был войти туннель. Это означало бы период хранения в несколько лет и сотни тысяч долларов потерянных грантов. Решением этой проблемы стало строительство временного помещения на первом этаже вновь построенного инженерного корпуса. Это сооружение оказалось расположенным под офисом декана инженерного колледжа, который сразу же превратил временное здание в постоянное здание, узнав, насколько громко работает лампа Лювига. После того, как была предложена концепция постоянного здания, к нему было добавлено несколько новых аэродинамических труб и оборудования. В 1985 году стал доступен большой компрессор, расположенный в Исследовательском центре Эймса НАСА, который был передан в дар UTA. Этот 5-ступенчатый компрессор Clark имел номинальное давление 3000 фунтов на квадратный дюйм, 2000 куб. футов в минуту и ​​приводился в движение двигателем мощностью 1250 л.с. Суммарное энергопотребление при работе с полной нагрузкой составляет более 1,6 МВт. Перенос компрессора в новое здание с сопутствующим оборудованием обошелся почти в 500 000 долларов США. Все здание было построено вокруг компрессора в 1986 году, и с тех пор продолжалось его развитие, включая строительство сверхзвуковые и гиперзвуковые средства.

Лаборатория низкоскоростных аэродинамических труб

Низкоскоростная аэродинамическая труба представляет собой трубу непрерывного действия замкнутого цикла с частотно-регулируемым приводом мощностью 100 л.с. Размер испытательной секции составляет 0,6 на 0,9 метра, скорость потока может достигать 50 м/с. Он оснащен 3-х и 6-компонентными силовыми балансирами и мультиплексной системой сбора данных на базе ПК. Также доступна визуализация дыма. Вспомогательная подача воздуха высокого давления позволяет использовать туннель для исследований струйной и поверхностной продувки.

Трансзвуковая аэродинамическая труба с трубкой Людвига с высоким числом Рейнольдса

аэродинамическая труба с трубкой Людвига с высоким числом Рейнольдса Трансзвуковая имеет испытательную секцию с пористой стенкой размером 19,5 на 23,2 см (9 дюймов). Это импульсная установка со временем работы около 120 мс. Диапазон чисел Маха составляет 0,5–1,2, а диапазон чисел Рейнольдса — 4–40 миллионов на метр. Чрезвычайно высокие значения числа Рейнольдса позволяют проводить полномасштабное моделирование аэродинамики ротора. Туннель имеет низкий уровень турбулентности: колебания давления набегающего потока составляют всего 1 процент среднеквадратического значения. Он обладает 5-компонентным балансом.

Сверхзвуковая аэродинамическая труба

Сверхзвуковая аэродинамическая труба представляет собой трубу продувочного типа, оснащенную соплом с изменяемым числом Маха. Аэродинамическая труба была разработана собственными силами, за исключением пожертвования сопла компанией LTV (ныне Lockheed Martin Missile and Fire Control). В настоящее время достижимый диапазон чисел Маха составляет от 1,5 до 4,0 с числами Рейнольдса от 60 до 140 миллионов на метр. Площадь поперечного сечения тестовой секции составляет 6 на 6,5 дюймов. Максимальный объем резервуара для хранения на входе составляет 24,5 кубических метров при давлении 700 фунтов на квадратный дюйм.

Гиперзвуковой ударный туннель

Гиперзвуковой ударный туннель — еще одна импульсная установка с временем работы от 0,5 до 5,0 мс. Туннель имеет испытательный участок диаметром 0,44 метра и длиной 1 метр. Невязкое ядро ​​имеет длину 0,17 м при скорости 8 Маха. Оно способно проводить испытания при числах Маха от 5 до 16 и числах Рейнольдса от 100 до 20 миллионов на метр. Туннель может быть модифицирован для размещения детонационного двигателя, использующего смесь водорода, кислорода и гелия. Это было завершено в 1991 году и привело к выделению гранта в размере 1 000 000 долларов на создание Центра гиперзвуковых исследований НАСА/UTA в период с 1993 по 1998 год.

Туннель с дуговым нагревом

Ключевым компонентом аэродинамической трубы с дуговым нагревом является электродуговой нагреватель постоянного тока мощностью 2 МВт. Тестовая секция имеет длину 10,3 см (4 дюйма) и длину 91,4 см (36 дюймов). Он используется для создания сверхзвуковых потоков чрезвычайно горячего газа. Газ, проходящий через дуговой нагреватель, нагревается мощной электрической дугой для получения газового потока с объемной температурой от 3000 до 5000 К. Установка основана на дуговом нагревателе Thermal Dynamics F-5000, подаренном ВВС США Arnold Engineering Development. Центр. Кроме того, объект также состоит из систем впрыска азота, водяного охлаждения, создания вакуума и поперечного зонда, а также мониторинга и защиты объекта.

Объемная общая выходная энтальпия находится в диапазоне от 4000 до 5800 кДж/кг, что контролируется регулировкой выходного тока источника питания и скорости впрыска газа в дуговой нагреватель. Дуговой нагреватель может быть сконфигурирован для получения очень пикового распределения энтальпии на выходе из сопла, что может дать локальную общую энтальпию примерно в два раза превышающую средний объемный уровень. При эксплуатации установки зафиксированы массовые расходы 0,07–0,18 кг/с. Соответствующая максимальная продолжительность пробега составляет 90–200 с. Максимальное рабочее давление дугового нагревателя составляет 20 атмосфер. Эжекторный насос с приводом от сжатого воздуха обеспечивает вакуум в резервуаре испытательной секции во время испытательных запусков. Эжекторный насос создавал давление в испытательной секции всего лишь 4,5 кПа (0,65 фунтов на квадратный дюйм) без работающего дугового нагревателя. Механический вакуумный насос обеспечивает высокий начальный вакуум в вакуумном резервуаре предприятия объемом 4,25 кубических метра. Возможности вакуумной установки позволяют использовать сопла с высокой степенью расширения вместе с дуговым нагревателем. Программируемая 3-осевая система перемещения позволяет выполнять зондовые исследования на пространстве шириной 20 см (8 дюймов), длиной 23 см (9 дюймов) и глубиной 30 см (12 дюймов) (8 x 9 x 12 дюймов). Эту систему можно также использовать для установки моделей или испытаний изделий.

Факультет

• Лука Маддалена, доктор философии. - главный
• Фрэнк К. Лу, доктор философии, PE - бывший директор
• Дональд Р. Уилсон, доктор философии, PE - бывший директор, 1986–1993 гг.

См. также

• Аэродинамика
• Неддерман Холл
• Импульсно-детонационный двигатель
• Техасский университет в Арлингтоне
• Техасский университет в Арлингтонском инженерном колледже
• Аэродинамическая труба

Внешние ссылки

• Техасский университет в Арлингтоне
  • Обзор университета
  • История университета
• Техасский университет в Арлингтонском инженерном колледже
• Техасский университет в Арлингтоне, факультет машиностроения и аэрокосмической техники
• Веб-сайт Техасского университета в Арлингтонском исследовательском центре аэродинамики
• Наземные испытания импульсно-детонационного двигателя 25 Гц (видео)