İTÜ Trisonik Rüzgar Tüneline Sesüstü Hava Alığında Çalkantılı Basınç Ölçümleri Kabiliyetinin Kazandırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında yapılan donanım ve yazılım çalışmalarının sonucunda, İTÜ Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesindeki 150 x 150 mm Trisonik Rüzgar Tüneline zamana bağlı (çalkantılı) yüzey basınç ölçümleri yapabilme yeteneği ve kapasitesi kazandırılmıştır. Basınç ölçümleri için yüksek frekans cevabı olan ve rüzgar tüneli testleri için üretilmiş olan “Kulite” marka minyatür basınç duyargaları kullanılmıştır. Bu duyargaların model yüzeylerine takılabilmesi için koruyucu ve vidalama özelliği olan uygun adaptörler tasarlanmış ve üretilmiştir. Ayrıca ölçümlerden önce basınç duyargalarını kullanılacakları basınç aralığına göre kalibrasyon işlemi uygulanabilmesi için bir kalibrasyon ünitesi üretilmiştir. Bu ölçüm sisteminin en verimli şekilde test edilmesi amacıyla kama/rampa şekilli keskin kenarlı bir şok dalgası üretecine sahip hava alığı tasarlanıp üretilmiştir. Ses üstü alık modelinde Mach 2 serbest akım hızında ilk olarak Schlieren ve gölgeleme yöntemlerinin kullanıldığı akım görüntüleme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Ardından dinamik basınç ölçümleri yapılarak şok dalgalarının alık yüzeyinde neden olduğu basınç dağılımının ve alık içindeki şok dalgalarının sınır tabaka ile etkileşimi sonucu ortaya çıkan zamana bağlı yüzey basınç değişimleri elde edilmiştir. Elde edilen konum ve zamana bağlı basınç değişimleri, Schlieren ve gölgeleme yöntemlerinin kullanıldığı akım görüntüleme sonuçları ile birlikte irdelenmiş ve alık içerisindeki karmaşık akış daha iyi anlaşılmıştır.

In this thesis, capability for and to perform unsteady and fluctuating surface pressure measurements in the ITU Trisonic Wind Tunnel for complex flow problems in a supersonic inlet model was gained. To perform the pressure measurements Kulite-brand miniature transducers were used due to their satisfactory performance at dynamic pressure measurements as well as their small size. Special holder-sleeves with outer threads have been designed and manufactured both to protect the transducers from mechanical damage and to enable them to be re-installed in a given port on the pressure-measurement plug. A calibration unit was designed and manufactured to calibrate the transducers for their output voltage in order to obtain the maximum signal resolution for data acquisition. A supersonic inlet model with a sharp-edged shock generator was manufactured and mounted to the test section floor. First, Schlieren and shadowgraph imaging methods were used to determinate the shock wave pattern and structure in and around the inlet model at Mach 2. Following flow visualization experiments, pressure measurements were performed to investigate the overall pressure distribution along the floor of the inlet model and the pressure fluctuations caused by the shock wave boundary layer interactions.