Nový aerodynamický tunel v Brně pomáhá i při analýze odolnosti mostů a výškových budov

• Foto

Zařízení zaujímá půdorysnou plochu více než 320 m² s výškou více než 6 m nad základnou laboratoře. Srdcem celého zařízení je jednostupňový axiální ventilátor s průměrem oběžného kola 2,8 m a výkonem 261 kW. Tato pohonná jednotka je dílem významného českého výrobce vzduchotechnických zařízení z Milevska, společnosti ZVVZ Machinery, a. s. Ventilátor umožňuje urychlení proudu vzduchu v měřicí sekci na více než 150 km/h. Zajímavé jsou i rozměry měřicí sekce, která má variabilní výstupní dýzu s průtočnou plochou větší než 4 m².

AERODYNAMICKÝ TUNEL NABÍZÍ NESMÍRNĚ RŮZNORODÉ MOŽNOSTI VYUŽITÍ 

• Letectví: V aerodynamickém tunelu se provádí zejména testování modelů letadel a také jejich částí, a výzkum výrazně pomáhá ve všech fázích návrhu, vývoje, ale i provozu letadel.
• Automobilový průmysl: Analýzy proudění mohou významně pomoci při snižování odporu a vztlaku vozidel, zvyšování účinnosti brzd, při zvyšování efektivnosti chlazení agregátů, simulaci proudění v motorovém prostoru, analýzu proudění v prostoru cestujících, snižování špinění vozu, ale také při snižování aerodynamického hluku vozidel. Velmi podstatný je také přínos tunelu v oblasti snižování emisí a spotřeby.
• Zbrojní výroba: Nejvýznamnějšími oblastí aplikace aerodynamického tunelu je vývoj vojenských typů letadel a jejich částí, ale i slibně se rozvíjející oblasti bezpilotních prostředků. Při experimentální modelování atmosférického proudění lze např. simulovat transport zdraví ohrožujících látek ovzduším v případě teroristických útoků nebo v případě ekologických havárií.
• Strojírenství: Testování v aerodynamickém tunelu představuje jednu z důležitých analýz při vývoji ventilátorů, vrtulí ale i např. chladící techniky. Velice zajímavá je i oblast kolejových vozidel, kde lze zkoumat nejenom vnější aerodynamiku souprav jako celku a její dílčí detaily – chlazení brzd nebo dynamický účinek míjení protijedoucích vlakových souprav. Aerodynamického tunelu lze samozřejmě úspěšně použít také při vývoji lodních dílů pro analýzu proudění kolem plachet a palubních nástaveb.
• Energetika: Je zřejmé, že návrhy větrných elektráren přímo souvisí s aerodynamikou a efektivnost návrhu. Avšak předmětem výzkumu v aerodynamických tunelech je i efektivnost předpokládané instalace větrných polí pro danou geografickou oblast. Také v případě návrhu slunečních elektráren může aerodynamický tunel dovolit zohlednit účinky větru na jejich návrh a konstrukci.
• Stavební průmysl: Tunel najde uplatnění při modelování atmosférického proudění v krajině a v městské zástavbě, analýze odolnosti výškových budov a mostů proti účinkům větru, analýzy vlivu větru na urbanistické řešení staveb, ale i třeba na určení větrného komfortu obyvatel.
• Ekologie: Analýzy v aerodynamickém tunelu pomáhají při simulaci transportu znečišťujících látek ovzduším či při hodnocení hlukového zatížení okolí větrných elektráren nebo oblastí s vysokou hustotou automobilové dopravy. Poskytují také informace při hodnocení dopadu ekologických havárií na jejich okolí.
• Sport: Aerodynamický tunel se využívá ke snížení aerodynamického odporu při cyklistice, bruslení, jízdě po ledě či lyžování. Netradiční aplikací může být i testování nových materiálů pro výrobu stanů nebo oblečení.

Jedním z hlavních požadavků, který si realizační tým stanovil, bylo vybudování moderní laboratoře nízkorychlostní experimentální aerodynamiky a výchova mladých vědecko-výzkumných pracovníků z řad studentů i ostatních zájemců o tento obor. Laboratoř bude umožňovat, na základě realizovaných skutečných měření, ověřovat parametry stávajících i nově vyvíjených zařízení spadajících do nejrůznějších průmyslových oblastí. Pro úspěšnou realizaci hlavních požadavků se předpokládá velmi úzká spolupráce nejen s Univerzitou obrany, brněnskými univerzitami, členy sdružení Energoklastr, ale i se zájemci z ostatních regionů.

AERODYNAMICKÉ TUNELY - HISTORIE 
Vznik aerodynamických tunelů byl od samého počátku úzce spjat s vývojem letadel těžších než vzduch. První experimentální měření v těchto zařízeních výrazně přispěla k pochopení základních zákonitostí aerodynamiky, jako jsou např. vzniku vztlaku, odporu těles, řiditelnost. Výsledky bylo možno poté prakticky aplikovat na skutečné dílo a vyústily v realizaci prvního úspěšného řiditelného letu bratří Wrightů v roce 1903. Od té doby vznikla celá řada specifických typů aerodynamických tunelů navrhovaných a budovaných s ohledem na požadované parametry, aplikace a velikosti zkoumaných těles jako např. nízkorychlostní, vysokorychlostní, klimatické atp. Jejich základní principy však zůstávají stále totožné.

V České republice, v Praze Letňanech byl v roce 1922 založen Vzduchoplavecký studijní ústav ministerstva obrany. Tento ústav, dnes nazván Výzkumný a zkušební letecký ústav a. s., se již od počátku zaměřil na aerodynamiku a pevnostní výpočty letadel. Vznik aerodynamických tunelů pro experimentální ověřování poznatků na sebe nedal dlouho čekat. V současnosti ústav disponuje třemi různými aerodynamickými tunely pro nízkorychlostní oblast měření s rozměry měřícího prostoru o průměru 0,6, 1,8 a 3,0 m a třemi tunely s přerušovaným chodem pro vysokorychlostní aerodynamiku s rozměry měřících prostorů od 0,12 × 0,12 m do 0,9 × 0,6 m. Realizace výstavby aerodynamických tunelů byla, je a vždy bude časově a finančně velmi nákladná záležitost. Vyjma lokálních aktivit jednotlivců z řad pedagogických pracovníků při univerzitách, kteří realizovali stavbu menších školních tunelů, nebyl již vznik výzkumných aerodynamických tunelů větších rozměrů v ČR uskutečněn.

A New Aerodynamic Tunnel in Brno Helps Analyzing Bridge and High-rise Building Resistance
A low-speed circulating aerodynamic tunnel has been constructed at the ground of the University of Defence in Brno. Implemented under the auspices of Energoklastr association the project will satisfy the needs of university scientific research, members of the association and industry not only of the South Moravian region. The tunnel was put into operation on June 5, 2012.

Autor

• (red)