Tunel aerodynamiczny TANPOZ
Tunel Aerodynamiczny Niskich Prędkości o Obiegu Zamkniętym (TANPOZ) to tunel badawczy, którego budowa modułowa pozwala na łatwe zmiany konfiguracyjne, przez co umożliwia pomiary szerokiej klasy zagadnień przepływowych. Przystosowany jest do wykonywania pomiarów przy użyciu optycznych metod pomiarowych, w szczególności cyfrowej anemometrii obrazowej (PIV).
Parametry tunelu:
- prędkość strumienia powietrza (w rdzeniu potencjalnym): płynnie regulowana od 0,1 do 62 m/s (Ma < 0,2),
- intensywność turbulencji < 0,5%,
- ciśnienie statyczne w przestrzeni pomiarowej zbliżone do ciśnienia atmosferycznego,
- stabilna oraz regulowana temperatura, oraz wilgotność względna strumienia,
- komora pomiarowa zamknięta o rozmiarach: 1,5 x 0,5 x 0,5 m,
- komora pomiarowa półotwarta z komorą Eiffla o rozmiarach: 0,9 x 0,5 x 0,5 m,
- możliwość generowania przepływów zmiennych w czasie przy użyciu generatora podmuchów.
Aparatura kontrolno-pomiarowa:
- zestaw do cyfrowej anemometrii obrazowej StereoPIV,
- anemometry,
- manometry,
- barometr,
- higrometry,
- termometry.
Cyfrowa anemometria obrazowa
Podstawową techniką pomiarową wykorzystywaną w LOMP jest cyfrowa anemometria obrazowa (PIV — Particle Image Velocimetry). Polega ona na wyznaczaniu chwilowych pól prędkości obserwowanego płynu. Do analizowanego przepływu wprowadzany jest znacznik, o którym zakładamy, że porusza się identycznie jak otaczające go medium. W obszarze pomiarowym płyn wraz ze znacznikiem oświetlany jest silnym impulsem laserowym uformowanym w kształcie noża świetlnego. Obraz rejestrowany za pomocą szybkiej kamery cyfrowej zsynchronizowanej z laserem zawiera informacje o rozmieszczeniu cząstek posiewu, które rozpraszają światło znacznie silniej niż otaczające medium.
Pojedynczy pomiar polega na rejestracji dwóch zdjęć w krótkim i znanym odstępie czasu, a następnie lokalnym porównaniu rozmieszczenia cząstek znacznika. W wyniku takiego porównania uzyskuje się pola przemieszczeń, które odniesione do czasu pomiędzy zdjęciami dają szukane pola prędkości. Rezultatem pojedynczego pomiaru w dwóch wymiarach jest zwykle wektorowe pole prędkości zawierające od kilku do kilkudziesięciu tysięcy wektorów. Wykonując serię takich pomiarów, możemy uzyskać informacje o charakterze statystycznym.
Historia stosowania metod optycznych w IMG PAN sięga lat 70. XX wieku. Nawiązano wtedy ponad 20-letnią współpracę z (nieistniejącym dzisiaj) Max-Planck Institut für Strommüngsforschung w Getyndze. Rezultatem tej współpracy były m.in. obustronne staże naukowe realizowane przez pracowników IMG PAN oraz MPIfS. Wymiana myśli oraz doświadczeń przyczyniła się do pogłębienia wiedzy z zakresu mechaniki płynów, termoanemometrii oraz wizualizacji przepływów.
Jednym z owoców tej współpracy jest Laboratorium Optycznych Metod Pomiarowych (LOMP), którego działalność koncentruje się na wykorzystaniu przede wszystkim optycznych metod pomiarowych w mechanice ośrodków ciągłych. Typowe obszary zastosowania to: przypływy gazów i cieczy, przemieszczenia i odkształcenia ciał stałych, przepływy wielofazowe.
Oferujemy badania i ekspertyzy z zakresu:
- przepływu płynów,
- odkształceń i przemieszczeń ciał stałych,
- przepływu płynu w modelach,
- analizy szybkich procesów przepływowych/odkształceniowych o charakterze periodycznym i nieperiodycznym,
- przepływów wielofazowych.
Laboratorium wyposażone jest w Tunel Aerodynamiczny Niskich Prędkości o Obiegu Zamkniętym (TANPOZ) przystosowany do pomiarów z wykorzystaniem różnych rodzajów metod optycznych, w tym cyfrowej anemometrii obrazowej (PIV — Particle Image Velocimetry).
Osoba kontaktowa: dr Jacek Sobczyk
W Instytucie Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk od dawna prowadzone są prace naukowo-badawcze i konstrukcyjne, związane z wykorzystaniem czujników anemometrycznych do pomiarów przepływów gazów. Przedmiotem prac są dwa rodzaje czujników: skrzydełkowe i termoanemometryczne. Naukowy charakter działalności Instytutu sprzyja opracowaniu wielu unikalnych w skali światowej rozwiązań. Jakość tych rozwiązań i sprawdzenie ich w różnych warunkach środowiskowych były podstawą do wdrożenia opracowanych technologii w profesjonalnych rozwiązaniach komercyjnych.
Instytut Mechaniki Górotworu PAN jest wytwórcą anemometrów przeznaczonych do prac w strefach zagrożonych wybuchami gazów, ze szczególnym uwzględnieniem potrzeb podziemnych zakładów wydobywczych.
W 2008 roku w Instytucie powołano Laboratorium Systemów Pomiarowych, które zostało objęte systemem jakości zgodnie z normą PN-EN 13980:2002. Laboratorium specjalizuje się w prowadzeniu badań naukowych w dziedzinie aerologii górniczej. Czujniki skrzydełkowe wykorzystywane są między innymi do analizy rozkładów pól prędkości w wyrobiskach górniczych. Ma to na celu uzyskanie informacji niezbędnej do symulacji komputerowej trójwymiarowych przepływów w krytycznych dla bezpieczeństwa miejscach sieci wentylacyjnej. W swoich badaniach Laboratorium korzysta również z systemów termoanemometrycznych, opracowanych w Pracowni Metrologii Przepływów IMG PAN.
Do zadań Laboratorium należy, oprócz prowadzenia prac naukowo-badawczych, projektowanie, wykonywanie oraz wdrażanie, zgodnie z wytycznymi Dyrektywy 94/9/WE urządzeń grupy I kategorii M1 i grupy II kategorii 1 o najwyższym poziomie bezpieczeństwa, w tym anemometrów skrzydełkowych, nowych modeli czujników anemometrycznych oraz innych czujników i systemów pomiarowych parametrów fizycznych atmosfery.
Czujniki anemometryczne poddawane są badaniom w tunelu aerodynamicznym Instytutu. Zachowanie najwyższej jakości parametrów metrologicznych gwarantowane jest dzięki ścisłej współpracy z akredytowanym zgodnie z normą PN-EN ISO/IEC 17025:2005 Laboratorium Wzorcującym Wentylacyjne Przyrządy Pomiarowe IMG PAN. Każdy anemometr posiada świadectwo wzorcowania zgodne z przepisami obowiązującymi w Unii Europejskiej.
Osoba kontaktowa: dr inż. Janusz Kruczkowski
