Transcript Taratura della galleria del vento

Politecnico di
Milano
Insegnamento
di Aerodinamica
a.a 2012-13
Taratura
della
galleria del
vento
• Una volta inserito il modello non è più possibile misurare la vera
pressione dinamica a centro vena,
ma disponendo della curva di taratura e della pressione di riferimento
è possibile risalire ad essa.
• La pendenza angolare di tale retta di taratura fornisce il
coefficiente di taratura della galleria
• che permetterà di calcolare la “vera pressione dinamica” esistente
in camera di prova, disponendo della misura della pressione di
riferimento, fornita dalla statica a parete
•
(questa misura ha tra l’altro il vantaggio di essere «non intrusiva» cioè di non produrre
interferenza con il modello presente in camera di prova).
• Per le misure di pressione si sono utilizzati due trasduttori di pressione
differenziale modello Setra 267,
http://test.setra.com/ProductDetails/267_HVAC.htm
le cui caratteristiche sono riassunte nelle pagine successive.
Misura richiesta
Δprif
Numero di serie
1152907
Δppitot
1152908
• Per calibrare i trasduttori è stato usato un «micromanometro di Betz» un
manometro differenziale ad H2O dotato di galleggiante e visore ottico.
•
I trasduttori forniscono i seguenti valori nominali; al fondo scala negativo
della differenza di pressione (due pollici e mezzo negativi di colonna
d’acqua ovvero - 2,5’ water-column) l’uscita di zero Volt, mentre al fondo
scala positivo (due pollici e mezzo di colonna d’acqua, ovvero +2,5’ watercolumn) l’uscita è di dieci Volt.
Trasduttore che misura la pressione di riferimento; il tubicino
blu a cui si collega uno dei due tubi trasparenti, è aperto per
rilevare la pressione atmosferica, l’altro va alla presa a parete
•
Scheda tecnica del trasduttore che misura la pressione dinamica di riferimento
Costante di taratura del trasduttore = 12.871*9.80665 = 126.22 Pa/V
Micromanometro di Betz
(che è stato usato per la calibrazione del
trasduttiore). Lo schema di funzionamento
del micromanometro è riportato a pag. 11
Trasduttore che misura la pressione
dinamica fornita dal tubo di Pitot
Scheda tecnica del trasduttore
che misura la pressione dinamica fornita dal tubo di Pitot
Costante di taratura del trasduttore = 12.646*9.80665= 124.01 Pa/V
• Al segnale fornito dal trasduttore occorre “sottrarre l’offset” che
nominalmente dovrebbe essere di 5 V.
• La pendenza della retta di taratura dello strumento si può ritenere
sufficientemente stabile nel tempo.
• I valori dell’offset (cioè l’uscita dallo strumento che si misura
quando il segnale di pressione all’ingresso è nullo) tendono
facilmente modificarsi (anche durante la prova) perché dipendono
delle condizioni ambientali.
• Per l’acquisizione dei dati si è utilizzato un PC dotato del software
LabView http://it.wikipedia.org/wiki/LabVIEW e nel quale era
inserita una scheda di acquisizione della National Instruments.
• Le acquisizioni sono “mediate nel tempo” (si è scelto di calcolare il
valor medio del segnale con un intervallo di 5 secondi)
Nella fotografia dello schermo
si notano gli offset misurati a galleria spenta:
Linea Bianca: offset 5.295 V del
trasduttore che misura la differenza
fra pressione ambiente (tubicino
blu aperto) e la pressione statica a
parete ossia la pressione di
riferimento.
Linea Rossa: offset 4.96 V del
trasduttore che misura la differenza
fra pressione totale e pressione
statica ossia la pressione dinamica
fornita dal tubo di Pitot.
• Posto il tubo di Pitot a centro vena e a centro camera( dove poi sarà
collocato il modello) si sono misurati i valori di tensione in Volt
forniti dai trasduttori per i diversi regimi di funzionamento della
galleria.
• Lo scopo di questa attività è quello di correlare la pressione
dinamica a centro vena ottenuta dal tubo di Pitot con la pressione
di riferimento.
• Variando il regime di funzionamento della galleria si sono trascritte
le misure grezze, che vengono riportate nella tabelle seguenti. Tali
misure devono poi essere elaborate, sottraendo gli offset e
convertendo le misure da Volt in Pascal, tramite la costante di
taratura del trasduttore.
• Ecco nelle tabelle seguenti le rilevazioni ottenute:
Aumentando la velocità…
Velocità
Presa pressione statica [V]
Pitot [V]
1
5.342
5.343
5.344
4.999
5.0
5.007
2
5.714
5.715
5.715
5.323
5.322
5.323
3
6.396
6.393
6.397
5.909
5.905
5.912
4
7.596
7.601
7.597
6.954
6.96
6.957
5
9.185
9.201
9.2
8.352
8.372
8.384
6
9.995
9.995
Diminuendo la velocità…
Velocità
Presa pressione statica [V]
Pitot [V]
5
9.638
9.632
8.742
8.752
4.5
8.742
8.736
7.977
7.957
4
7.855
7.836
7.194
7.169
3.5
7.008
6.997
6.444
6.438
3
6.54
6.534
6.04
6.035
2.5
5.994
5.993
5.568
5.565
2
5.743
5.744
5.348
5.348
1.5
5.472
5.1
1
5.348
5.005
•
Tolti gli offset e trasformati i valori acquisiti per le pressioni in Pascal, si trova
mediante la tecnica di interpolazione ai minimi quadrati (correlazione R=
0.999978) l’equazione della retta interpolante:
pdinVera = 0.859 pdinRif - 0.78 Pa
•
•
•
•
L’intercetta di -0.78 Pa può essere tranquillamente omessa, essendo minore degli
errori di misura delle pressioni (l’accuratezza è dell’ordine dell’1% del Fs, quindi è di qualche Pascal)
La pressione dinamica di riferimento, rilevata con la presa statica a parete, deve
essere moltiplicata per 0.859 per trovare la vera pressione dinamica in camera di
prova (cioè quella che sarebbe misurata da un tubo di Pitot).
Notiamo come il coefficiente sia risultato < 1, come ovvio per le perdite di carico
causate dall’imbocco della galleria. Negli anni passati a causa del filtro sporco e
deteriorato, sostituito prima dell’inizio degli esperimenti condotti quest’anno, i
coefficienti di taratura erano risultati pari a 0.766, nel 2010 e 0.764, nel 2011.
Si invitano gli studenti a ripetere i calcoli ed a provare a ri-determinare la costante
di taratura della galleria (attenzione scartare il dato 9.995V , che ha «saturato» cioè
superato il FS del trasduttore e fornisce nel grafico a pg 18 un punto fuori andamento
Curva di taratura della galleria pdinVera = 0.859 pdinRif
pressione dinamica vera (del Pitot) [Pa]
600.000
500.000
400.000
y = 0.859x - 0.7687
R² = 1
300.000
200.000
100.000
0.000
0.000
100.000
200.000
300.000
400.000
pressione dinamica di riferimento [Pa]
500.000
600.000