DE19822713A1

DE19822713A1 - Wind tunnel with acoustically dampened deflector corner

Info

Publication number: DE19822713A1
Application number: DE1998122713
Authority: DE
Inventors: Carl Kramer; Reinhard Grundmann
Original assignee: Sverdrup Technology Inc
Current assignee: Sverdrup Technology Inc
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 1999-11-25

Abstract

The tunnel has corners with constant cross-section, divided into bends with inwardly increasing widths and corners with a change in cross-section, which is used to shape noise-dampening deflector elements. For a deflector corner (II) without cross-sectional widening, the flow cross-section is divided into quarter-bends, whose width increases from outside inwards so that the ratio of the total length of the bend-ducts (1.1-1.5) related to the total duct width is roughly constant. For deflector corners (III) with widening or narrowing cross-section, the difference of the cross-sectional width at the inlet and outlet side is used to shape the noise-dampening deflector elements.

Description

Die Erfindung betrifft einen Windkanal.The invention relates to a wind tunnel.

Bei der Entwicklung von Automobilen spielen aeroakustische Untersuchungen, deren Ziel es ist, die Windgeräusche der Karosserie zu reduzieren, eine zunehmende Rolle. Solche Untersuchungen können in üblichen Windkanälen nur durchgeführt werden, wenn das Ventilatorgeräusch hinreichend unterdrückt wird, da der Ventilator die Hauptlärmquelle ist. Daher muß in einem Windkanal, der außer für aerodynamische Untersuchungen auch für aero-akustische Untersuchungen verwendet werden soll, der Ventilatorlärm in der Meßstrecke hinreichend abgesenkt werden. Besonders vorteilhaft für derartige Untersuchungen sind Windkanäle mit einer Freistrahlmeßstrecke. Dabei ist der Meßstrahl an drei Seiten offen und nur durch den Boden des Meßraumes, auf welchem auch das Fahrzeug steht, begrenzt. In the development of automobiles, aeroacoustic investigations play their goal reducing the wind noise of the body is an increasing role. Such Investigations can only be carried out in normal wind tunnels if that Fan noise is sufficiently suppressed because the fan is the main source of noise. Therefore, in a wind tunnel, which is used not only for aerodynamic tests but also for Aero-acoustic investigations should be used to check the fan noise in the Measuring section are sufficiently lowered. Particularly advantageous for such Investigations are wind tunnels with a free jet measuring section. Here is the measuring beam open on three sides and only through the floor of the measuring room, on which also the Vehicle stands, limited.

Solche Windkanäle sind aus den Patentschriften DE 38 31 458 und DE 42 24 487 sowie der Offenlegungsschrift DE 42 24 488 bekannt. Nach der DE-PS 38 31 458 wird die Schall dämpfung des Ventilatorlärms auf der Zuströmung des Ventilators durch einen Schalldämpfer bewirkt, bei welchem Absorptions- und Resonatorwirkung miteinander verknüpft sind. Dieser Schalldämpfer hat eine recht komplizierte Form und ist entsprechend aufwendig. Er ist daher nur für Sonderbauformen von Windkanälen vorteilhaft, bei denen keine andere Möglichkeit zu Installation eines Schalldämpfers besteht. Daher kommt er für übliche Göttinger Windkanäle nicht in Frage.Such wind tunnels are from the patents DE 38 31 458 and DE 42 24 487 and the Publication DE 42 24 488 known. According to DE-PS 38 31 458 the sound attenuation of the fan noise on the inflow of the fan by a Muffler causes which absorption and resonator effect with each other are linked. This silencer has a rather complicated shape and is corresponding complex. It is therefore only advantageous for special designs of wind tunnels where there is no other way to install a silencer. Hence he comes for usual Göttingen wind tunnels out of the question.

Die Schalldämpfer nach der DE-PS 42 44 487 sind in die Umlenkecken des Göttinger Windkanals vor und hinter dem Ventilator eingefügte Kulissenschalldämpfer, die kompliziert geformt sind und zudem sinnvoll nur in Umlenkecken eingesetzt werden können, deren Querschnitt vor und hinter der Umlenkung gleich ist.The silencers according to DE-PS 42 44 487 are in the deflection corners of Göttingen Wind tunnel silencer inserted in front and behind the fan, which is complicated are shaped and can also be used only in deflection corners, whose Cross section in front of and behind the deflection is the same.

Besonders bei großen Windkanälen, wie sie zur Untersuchung von Original-PKW oder Modellen in Originalgröße benötigt werden, ist es vorteilhaft, den Strömungsquerschnitt in einer Umlenkecke zu ändern, um z. B. den in aufwendiger Weise mit einem Sieb zu versehenden Steildiffusor zu vermeiden, mit welchem der Windkanalquerschnitt auf den erforderlichen großen Vorkammerquerschnitt aufgeweitet wird. Außerdem soll der Effekt der sogenannten Winkeldämpfung, die von 90°-Umlenkungen, deren Innenwände mit Absorptionsmaterial belegt sind, her bekannt ist, auch für Windkanäle genutzt werden.Especially with large wind tunnels, such as those used to examine original cars or Original size models are required, it is advantageous to adjust the flow cross section in to change a corner to z. B. in a complex way with a sieve to avoid providing steep diffuser, with which the wind tunnel cross-section on the required large prechamber cross section is expanded. In addition, the effect the so-called angular damping, the 90 ° deflections, the inner walls with Absorption material are occupied, is known, can also be used for wind tunnels.

Dies wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.This is achieved by the features of claim 1.

Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der Unteransprüche definiert.Appropriate embodiments are defined by the features of the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende, schematische Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur den Grundriß eines Windkanals Göttinger Bauart zeigt. The invention is described below using an exemplary embodiment with reference to the accompanying schematic drawing explained in more detail, the only figure of the floor plan of a Göttingen-style wind tunnel.

Dieser Windkanal Göttinger Bauart enthält eine Freistrahl-Meßstrecke 2, die von einem Meßraum 3 umgeben ist. Der Meßstrahl tritt aus einer Düse 4 aus und tritt am Ende der Freistrahlmeßstrecke 2 in einen Auffänger 5 ein. An den Auffänger 5 schließt sich ein Diffusor 6 an, mit welchem der Strömungsquerschnitt auf den Strömungsquerschnitt einer ersten Umlenkung I erweitert wird. Diese Umlenkung I wird im dargestellten Beispiel in üblicher Weise durch ein Umlenkschaufelgitter aus Blechschaufeln 7 gebildet. Der Querschnitt hinter der Umlenkung I entspricht dem Strömungsquerschnitt vor der Umlen kung.This Göttingen-type wind tunnel contains a free-beam measuring section 2 which is surrounded by a measuring space 3 . The measuring beam emerges from a nozzle 4 and enters a collector 5 at the end of the free jet measuring section 2 . A diffuser 6 connects to the catcher 5 , with which the flow cross section is expanded to the flow cross section of a first deflection I. In the example shown, this deflection I is formed in the usual way by a deflection vane grille made of sheet metal blades 7 . The cross section behind the deflection I corresponds to the flow cross section before the deflection.

Eine zweite Umlenkecke II ist erfindungsgemäß mit einem Winkelschalldämpfer 8 ausgestattet. Dieser besteht aus relativ dünnen Schalldämmelementen, z. B. porösem Absorptionsmaterial mit Lochblechabdeckung, welches die Umlenkecke II in mehrere Krümmer 1; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5 aufteilt, deren Abmessungen in der Ebene, in welcher die Umlenkung stattfindet, klein sind gegenüber der Höhe des Umlenkeckenquerschnittes. Diese Abmessung der Krümmer ist in der Zeichnung mit B bezeichnet. Wie aus der Zeich nung ersichtlich, ist die Abmessung B für den innenliegenden Krümmer 1 kleiner als die Abmessung B_a für den außenliegenden Krümmer 1,5. Die Breite der zwischen diesen beiden Krümmern 1; 1,5 liegenden Krümmerkanäle 1,1; 1,2; 1,3; 1,4 ist entsprechend abgestuft. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Verhältnis der Länge L zur Breite B des jeweiligen Kanals für alle Krümmer gleich sein kann.According to the invention, a second deflection corner II is equipped with an angle silencer 8 . This consists of relatively thin soundproofing elements, e.g. B. porous absorption material with perforated sheet cover, which the deflection corner II in several manifolds 1 ; 1 , 1 ; 1 , 2 ; 1 , 3 ; 1 , 4 ; 1 , 5 divides, whose dimensions in the plane in which the deflection takes place are small compared to the height of the deflection corner cross section. This dimension of the manifold is designated B in the drawing. As can be seen from the drawing, the dimension B for the internal manifold 1 is smaller than the dimension B _a for the external manifold 1 , 5 . The width of the between these two elbows 1 ; 1 , 5 lying manifold channels 1 , 1 ; 1 , 2 ; 1 , 3 ; 1 , 4 is graded accordingly. In this way it is achieved that the ratio of the length L to the width B of the respective channel can be the same for all manifolds.

Es ist auch möglich, das Verhältnis L/B von innen nach außen etwas größer werden zu lassen, um dadurch den Einfluß des von innen nach außen zunehmenden hydraulischen Durchmessers auf den Druckverlust der einzelnen Krümmer-Kanäle auszugleichen und auf diese Weise die Umlenkecke in Krümmerkanäle aufzuteilen, die ziemlich genau alle den gleichen Druckverlust aufweisen.It is also possible to increase the L / B ratio somewhat from the inside to the outside let, thereby the influence of the hydraulic increasing from the inside out Diameter to compensate for the pressure loss of the individual manifold channels and on this way dividing the corner into manifold ducts, pretty much all of that have the same pressure loss.

Da die die einzelnen Krümmerkanäle voneinander abgrenzenden, schallabsorbierend bekleideten Wände relativ dünn sind, ist der Druckverlust einer derartigen Umlenkung 11 relativ klein.Since the walls that separate the individual manifold ducts from one another and are sound-absorbing are relatively thin, the pressure loss of such a deflection 11 is relatively small.

Auf die Umlenkung III folgt ein als Strömungsantrieb dienender Ventilator 9, hinter dem sich im Anschluß an einen Diffusor 10 eine dritte Umlenkung III befindet. Mit dieser Umlenkung III wird in erfindungsgemäßer Weise der Strömungsquerschnitt durch Führungselemente 11 auf den Querschnitt erweitert, der für eine Düsenvorkammer 12 der Düse 4 erforderlich ist. Der bei Windkanälen sonst erforderliche Steildiffusor kann also entfallen.The deflection III is followed by a fan 9 serving as a flow drive, behind which there is a third deflection III following a diffuser 10 . With this deflection III, the flow cross section is expanded in the manner according to the invention by guide elements 11 to the cross section that is required for a nozzle prechamber 12 of the nozzle 4 . The steep diffuser otherwise required in wind tunnels can therefore be omitted.

Die Erweiterung in der Umlenkecke III wird, wie in der Zeichnung dargestellt, durch Kanäle gleichen, sich in der Umlenkung nicht erweiternden Querschnitts geschaffen, wobei der von der Anströmkante bis zum Ende der Umlenkung anwachsende Abstand zwischen den einzelnen Kanälen zum Einfügen der Strömungsführungen 11 genutzt wird, die aus schallabsorbierendem Material bestehen. Dabei verändert sich die Breite der einzelnen Strömungskanäle nicht, so daß lediglich hinter der Umlenkung ein mit nur geringem Druckverlust verbundener Querschnittssprung auftritt.The extension in the deflection corner III, as shown in the drawing, is created by channels of the same cross section, which does not widen in the deflection, the distance between the individual channels increasing from the leading edge to the end of the deflection being used to insert the flow guides 11 made of sound-absorbing material. The width of the individual flow channels does not change, so that a cross-sectional jump associated with only a slight pressure loss occurs only behind the deflection.

Strömungsgeräusche der Abströmung können in vorteilhafter Weise noch dadurch vermieden werden, daß die Hinterkanten dieser Umlenkungen 11 schräg abgeschnitten sind, wodurch sich die Ablösung von von-Karman-Wirbeln unterdrücken läßt, die störende Strömungsgeräusche hervorrufen könnten. Der Abschrägungswinkel beträgt etwa 30°, gemessen gegen die Vertikale zum Strömungskanal.Flow noises of the outflow can advantageously be avoided in that the rear edges of these deflections 11 are cut off obliquely, as a result of which the detachment of von Karman vortices, which could cause disturbing flow noises, can be suppressed. The bevel angle is about 30 °, measured against the vertical to the flow channel.

Die vierte Umlenkung IV ist in den Düsenvorraum 12 integriert und weist übliche Strömungsführungen auf. Der sich am Austritt dieser Kanäle einstellende geringfügige Stoßverlust ist unbedeutend.The fourth deflection IV is integrated in the nozzle antechamber 12 and has conventional flow guides. The slight shock loss occurring at the exit of these channels is insignificant.

Je nach Planung des Windkanals können entweder nur Umlenkecken mit Strö mungserweiterung 11 wie die Umlenkecke III oder nur Umlenkungen, bei denen der Querschnitt in Krümmerquerschnitte wie bei der Umlenkecke 11 aufgeteilt ist, oder beide erfindungsgemäße Ausführungen wie beim in der Figur dargestellten Windkanal eingesetzt werden.Depending on the planning of the wind tunnel, either only deflection corners with flow expansion 11 such as the deflection corner III or only deflections in which the cross section is divided into manifold cross sections as in the deflection corner 11 , or both designs according to the invention can be used as in the wind tunnel shown in the figure.

Claims

1. Wind tunnel, in particular for aeroacoustic measurements, with at least one acoustically damped deflection corner, characterized in that this deflection corner

a) at deflection without cross-sectional expansion ( 11 ) by dividing the flow cross-section into 90 ° elbows, the width (B) of which increases from the inside to the outside, so that the ratio of the total length of the manifold channels ( 1 ; 1 , 1 ; 1 , 2 ; 1 , 3 ; 1 , 4 ; 1 , 5 ) with respect to the width (B) for all channels ( 1 ; 1 , 1 ; 1 , 2 ; 1 , 3 ; 1 , 4 ; 1 , 5 ) is approximately the same, while
b) in the case of deflecting corners (III) with a widening or narrowing cross section, the difference in cross section width on the entry and exit sides is used to design noise-reducing deflection elements.

2. Wind tunnel with at least one deflection corner according to claim 1, characterized in that when the flow cross-section in the deflection corner (III) widens, the ends of the flow deflection and sound-absorbing elements ( 11 ) are chamfered.

3. Deflection corner according to claim 2, characterized in that the bevel angle about 20 ° -40 °, in particular about 30 °, measured against the vertical to the flow channel, is.