Szélcsatorna építése és vizsgálata egy tehetséggondozási program keretében

Hasonló dokumentumok
Fluidizált halmaz jellemzőinek mérése

Rugalmas megtámasztású merev test támaszreakcióinak meghatározása I. rész

19. Alakítsuk át az energiát!

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

a) Az első esetben emelési és súrlódási munkát kell végeznünk: d A

E L Ő T E R J E S Z T É S

13. Román-Magyar Előolimpiai Fizika Verseny Pécs Kísérleti forduló május 21. péntek MÉRÉS NAPELEMMEL (Szász János, PTE TTK Fizikai Intézet)

A szinuszosan váltakozó feszültség és áram

Oktatási Hivatal. A 2015/2016. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló FIZIKA I. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

1. A hőszigetelés elmélete

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

Vízműtani számítás. A vízműtani számítás készítése során az alábbi összefüggéseket használtuk fel: A csapadék intenzitása: i = a t [l/s ha]

Mérési útmutató Az önindukciós és kölcsönös indukciós tényező meghatározása Az Elektrotechnika c. tárgy 7. sz. laboratóriumi gyakorlatához

2012 február 7. (EZ CSAK A VERSENY UTÁN LEGYEN LETÖLTHETŐ!!!)

A szállítócsigák néhány elméleti kérdése

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

Az úszás biomechanikája

Rövidített szabadalmi leírás. Szélkerék pneumatikus erőátvitelű szélgéphez

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

H01 TEHERAUTÓ ÉS BUSZMODELL SZÉLCSATORNA VIZSGÁLATA

Modern Fizika Labor. 2. Az elemi töltés meghatározása. Fizika BSc. A mérés dátuma: nov. 29. A mérés száma és címe: Értékelés:

Bevezető fizika (infó), 3. feladatsor Dinamika 2. és Statika

36. Mikola verseny 2. fordulójának megoldásai I. kategória, Gimnázium 9. évfolyam

Öveges korcsoport Jedlik Ányos Fizikaverseny 2. (regionális) forduló 8. o március 01.

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika ZH, október 10.. CHFMAX. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

2. Rugalmas állandók mérése

A DEBRECENI MÉRNÖK INFORMATIKUS KÉPZÉS TAPASZTALATAIRÓL. Kuki Attila Debreceni Egyetem, Informatikai Kar. Összefoglaló

Fizika. Tanmenet. 7. osztály. 1. félév: 1 óra 2. félév: 2 óra. A OFI javaslata alapján összeállította az NT számú tankönyvhöz:: Látta: ...

Termékinformáció a 811/2013 és a 813/2013 EU rendelet szerint előírva

3. Az alábbi adatsor egy rugó hosszát ábrázolja a rá ható húzóerő függvényében:

2.3 Newton törvények, mozgás lejtőn, pontrendszerek

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

NATRII HYALURONAS. Nátrium-hialuronát

A modern e-learning lehetőségei a tűzoltók oktatásának fejlesztésében. Dicse Jenő üzletfejlesztési igazgató

2. Local communities involved in landscape architecture in Óbuda

Az egyenes vonalú egyenletes mozgás

Sugárzásmérés Geiger-Müller számlálóval Purdea András Bartók Béla Elméleti Liceum

THE RELATIONSHIP BETWEEN THE STATE OF EDUCATION AND THE LABOUR MARKET IN HUNGARY CSEHNÉ PAPP, IMOLA

Egyfázisú aszinkron motor

5. Pontrendszerek mechanikája. A kontinuumok Euler-féle leírása. Tömegmérleg. Bernoulli-egyenlet. Hidrosztatika. Felhajtóerő és Arhimédesz törvénye.

Bevezető fizika (vill), 4. feladatsor Munka, energia, teljesítmény

Termékinformáció a 811/2013 és a 813/2013 EU rendelet szerint előírva

Quadkopter szimulációja LabVIEW környezetben Simulation of a Quadcopter with LabVIEW

Ó T A T U M T I Ú S Á T R A T N A B R A K S I É S É L

Mechanikai munka, energia, teljesítmény (Vázlat)

Ujfalussy Balázs Idegsejtek biofizikája

PUSZTASZENTLÁSZLÓ KÖZSÉG ÉPÍTÉSI SZABÁLYZATÁRÓL ÉS SZABÁLYOZÁSI TERVÉRŐL

Figyelem! Csak belső és saját használatra! Terjesztése és másolása TILOS!

58. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2016/2017 Okresné kolo kategórie F Texty úloh v maďarskom jazyku

Használati-melegvíz készítő napkollektoros rendszer méretezése

A SZÉL ENERGIÁJÁNAK HASZNOSÍTÁSA Háztartási Méretű Kiserőművek (HMKE)

KÖRNYEZETVÉDELMI- VÍZGAZDÁLKODÁSI ALAPISMERETEK

ÁRAMLÁSTAN BMEGEÁT -AM01, -AM11, -AM21, -AKM1, -AT01 1. ZH GYAKORLÓ PÉLDÁK

Magyar DEMOLITION. Bontás Avant módra

SZÉL A KIMERÍTHETETLEN ENERGIAFORRÁS

MUNKAANYAG. Szabó László. Áramlástani alaptörvények. A követelménymodul megnevezése:

Modern Fizika Labor. 2. Elemi töltés meghatározása

Szélcsatornaépítés a gyakorlatban. Wind tunnel making in practise A. KOSTYÁK 1, F. SZODRAI 2. Bevezetés. 1. Szélcsatorna építés. 1.1.

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV M4. számú mérés Testek ellenállástényezőjének mérése NPL típusú szélcsatornában

1. Feladatok munkavégzés és konzervatív erőterek tárgyköréből. Munkatétel

Bor Pál Fizikaverseny 2016/17. tanév DÖNTŐ április évfolyam. Versenyző neve:...

Beton- és acéllábazat az ABS SB típusú áramláskeltőkhöz

EGYENÁRAM. 1. Mit mutat meg az áramerısség? 2. Mitıl függ egy vezeték ellenállása?

Osztályozó, javító vizsga 9. évfolyam gimnázium. Írásbeli vizsgarész ELSŐ RÉSZ

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Családalapítási tervek változásának hatása az egészségügyi szakemberek munkájára

MECHANIZMUSOK KINEMATIKAI VIZSGÁLATA

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Szakma Kiváló Tanulója Verseny. Elődöntő KOMPLEX ÍRÁSBELI FELADATSOR

Szilárd testek rugalmassága

HOSZÚHETÉNY KÖZSÉG TELEPÜLÉSRENDEZÉSI ESZKÖZEI

körsugár kapcsolata: 4 s R 8 m. Az egyenletből a B test pályakörének sugara:

módszertan 1. Folyamatosság - Kockák 2. Konzultáció 2 Konzulens, szakértők 4. Bibliográfia - Jegyzetek

Ujfalussy Balázs Idegsejtek biofizikája Első rész

CPV kód: Fő tárgy: További tárgyak: Előzmény:

Laborgyakorlat. Kurzus: DFAL-MUA-003 L01. Dátum: Anyagvizsgálati jegyzőkönyv ÁLTALÁNOS ADATOK ANYAGVIZSGÁLATI JEGYZŐKÖNYV

II. MELLÉKLET AJÁNLATI/RÉSZVÉTELI FELHÍVÁS I. SZAKASZ: AJÁNLATKÉRŐ I.1) NÉV, CÍM ÉS KAPCSOLATTARTÁSI PONT(OK)

Új típusú anyagok (az autóiparban) és ezek vizsgálati lehetőségei (az MFA-ban)

A rezgések dinamikai vizsgálata, a rezgések kialakulásának feltételei

28. Nagy László Fizikaverseny Szalézi Szent Ferenc Gimnázium, Kazincbarcika február 28. március osztály

DR. KANYÓ MÁRIA KARDOS SÁNDOR ISTVÁN. Korrupciós, vagy csak hála. Corruption or just gratitude

STUDENT LOGBOOK. 1 week general practice course for the 6 th year medical students SEMMELWEIS EGYETEM. Name of the student:

TÁMOP F-14/1/KONV Élelmiszeripari műveletek gyakorlati alkalmazásai

XXI. NEMZETKÖZI GÉPÉSZETI TALÁLKOZÓ

NÉHÁNY MEGJEGYZÉS A BURKOLÓFELÜLETEK VIZSGÁLATÁHOZ

Hatvani István fizikaverseny forduló megoldások. 1. kategória. J 0,063 kg kg + m 3

A 2010/2011. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai és megoldásai fizikából. II.

A 2010/2011. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai fizikából. I. kategória

Mitől lesz jobb a pneumatikus erőátvitelű szélgép a hagyományosnál?

MEZŐGAZDASÁGI HULLADÉKOT FELDOLGOZÓ PELLETÁLÓ ÜZEM LÉTESÍTÉSÉNEK FELTÉTELEI

Mit kínál a Szekszárdi I. Béla Gimnázium?

A szénhidrogén-szállítás alapjai 1. MFKGT600753

Folyadékok és gázok mechanikája

VILLANYSZERELÉSI CSATORNÁK ÉS TARTOZÉKOK

Reológia Mérési technikák

Anyagjellemzők változásának hatása a fúróiszap hőmérsékletére

Szakmai önéletrajz. Végzettség: 2002 PhD (ELTE Neveléstudományi Doktori Iskola) 1980 ELTE Bölcsészettudományi kar könyvtármagyar

IDEÁLIS FOLYADÉKOK ÁRAMLÁSA

KÜLSÕ CÉGEK TÁMOGATÁSÁVAL MEGVALÓSÍTOTT, 4GL ÉS CASE ESZKÖZÖKRE ALAPOZOTT KÉPZÉS A SZÉCHENYI ISTVÁN FÕISKOLÁN

A REPÜLŐGÉP SZIMULÁTOR ÉS TRENÁZS BERENDEZÉS VIZUÁLIS HELYZET-MODELLEZÉS ELMÉLETÉNEK ÁLTALÁNOS KÉRDÉSEI

Átírás:

Szélcsatorna építése és vizsgálata egy tehetséggondozási progra keretében Összefoglalás Horváth Miklós, Szücs Botond, Kiss Endre A felsőoktatásban fontos, hogy a tehetséges hallgatókkal a tantervi órákon felül is foglalkozzunk, a érnökhallgatókat az érdeklődési körüknek egfelelő tervezési, érési feladatokkal lássuk el, valaint TDK tevékenységre ösztönözzük. A felsőoktatás jelenlegi helyzetében ugyancsak fontos, hogy a tehetséggondozási progra ne korlátozódjon a főiskolai egyetei hallgatókra, hane a középiskolákkal is építsük ki a kapcsolatot és az ott jelentkező kreatív abíciózus gyerekeket táogassuk, segítsük akár nezetközi versenyekre való felkészítéssel is. Jelen cikk egy olyan közös unkáról száol be, aely során egy tehetséges végzős gináziui tanulóval egy jól űködő szélcsatornát építettünk, légellenállás és aerodinaikai felhajtóerő éréseket, valaint szélgenerátor hatásfok vizsgálatokat végeztünk. A szélcsatorna építése közben felerült nehézségek egoldására új ötletek, egoldások születtek, a gondos tervezés és kivitelezés eredényeképpen az eszközzel reprodukálható, pontos éréseket lehet végezni, így az eszköz a főiskolai érnökképzésben is használható. Munkájával a entorált végzős ginazista diák hazai tehetségkutató versenyeken és nezetközi egérettetésen is kooly sikereket ért el. Abstract In higher education, it is iportant to deal with talented students in addition to the classroo curriculu. The engineering students should get a design and easureent tasks according to their interests, and should encourage the scientific student activity. Because of the current state of higher education, it is also iportant that the talent anageent progra is not restricted to the undergraduate students, but also build a cooperation with high schools, help and support the abitious creative kids, and prepare the for international scientific copetitions as well. This article is a report on joint work in which a well-designed well-

functioning wind tunnel was built, a drag and aerodynaic lift force were easured and wind turbine efficiency tests were perfored. or the difficulties during the construction of the wind tunnel, a new ideas and solutions have been found. As a result of the careful planning and execution, the wind tunnel is suitable for exact reproducible easureents, and it is applicable in the engineering education. The entored high school student has achieved great success in national talent copetitions, and an international scientific conference. kulcsszavak: tehetséggondozás, szélcsatorna, aerodinaikai felhajtó erő, légellenállás, szélkerék hatásfok Keywords: wind tunnel, talent anageent, aerodynaic lift force, drag force, efficiency of wind turbine Bevezetés A középiskolai tehetséggondozás napjainkban az oktatás egyik lényeges feladata. A kieelkedő képességű gyerekekkel való foglalkozás különösen fontos, ha a tanuló érdeklődési köre a a ég kevésbé népszerű űszaki-terészettudoányos tantárgyak felé irányul, ezen a területen szeretne az átlag fölötti teljesítényt nyújtani. Azoknak a diákoknak, akik érnöki pályára készülnek, kiváló lehetőség a érnöki unkával való iserkedésre, a anuális készség, valaint a probléaegoldó készség fejlesztésére egy berendezés tervezése, éretezése, valaint saját kezű kivitelezése. Aennyiben a berendezés jól űködik, pontos, reprodukálható éréseket, valaint szeléltetést lehet vele végezni, a készülék elkészítése során szerzett tervezői gyakorlat ellett ne elhanyagolható a sikerélény valaint a jól végzett unkával járó elégedettség érzése. Aennyiben a diák unkájáért külső eliserésben is részesül, az egész későbbi pályáját pozitívan befolyásoló lökést kaphat, ai további unkára otiválhatja. Ebben a cikkben egy sikeres unkáról fogunk beszáolni, aelynek keretében egy tehetséges végzős középiskolás diákkal egy igen jól űködő, deonstrációkra és pontos érésekre is alkalas szélcsatornát építettünk eg.

A szélcsatorna építése A szélcsatorna olyan kísérleti berendezés, elyet testek körül áraló közeg hatásainak vizsgálatára fejlesztettek ki. A szélcsatornának háro alapvető típusa van: a beszívó, a kifúvó, és a visszatérő áraú szélcsatorna. Mérlegelve a lehetőségeinket, valaint a rendelkezésünkre álló időt és anyagokat, a beszívó típusú szélcsatorna egépítése ellett döntöttünk. Beszívó szélcsatorna esetén a érőtér zárt, előtte helyezkedik el a beszívószáj, a párhuzaosító, a szita és a konfúzor. A érőtér után diffúzor csökkenti le a légsebességet és a szélcsatorna végén helyezkedik el a ventilátor, ely a levegőáraot átszívja a szélcsatornán [] [] [3]. A tervezés első lépéseként éreteznünk kellett a berendezést. A laboratóriuban egy 080 3 /h intenzitású ventilátor állt rendelkezésünkre. A próbatesteket 6-8 c átérőjéhez a száítások alapján legalább 0-5 /sec szélsebességre volt szükség ahhoz, hogy érhető légellenállási erő jöjjön létre. Mindezeket átgondolva egy 4 c oldalhosszúságú négyzet keresztetszetű ásfél éter hosszú érőtérrel rendelkező szélcsatornát terveztünk. A beszívó típusú szélcsatorna beölő nyílását c átérőjű űanyag csövekből készített párhuzaosítóval, a csatorna ásik végét egy 50 c hosszú 3 c-re táguló diffúzorral láttuk el, aihez légtöör ódon csatlakoztattuk a ventilátort. (. ábra.) 3 9 4 5 6 7 8. ábra. A szélcsatorna felépítése :érőtér, : párhuzaosító, 3: rugós erőérő a felhajtóerő érésére, 4: diffuzor, 5: ventilátor, 6: légpárnás sín, 7: rugós erőérő a légellenállás éréséhez, 8: lovas, 9: próbatest, 0: légára, : légpárnás sín kopresszora 3

A száítások és a érések alapján kiderült, hogy ég a létrejövő /sec sebességű légára is csak néhány tized N légellenállást képes létrehozni a próbatesteken, ait ne könnyű pontosan érni. Először a próbatestek súrlódását kellett kiküszöbölnünk, ivel aennyiben a súrlódási erő a légellenállási erő nagyságrendjébe esik, a pontos érés lehetetlenné válik. A súrlódás kiiktatására egy új egoldást alkalaztunk: légpárnás sínre ültettük rá a próbatestet. A sínen lebegő lovasról egy vékony fépálca nyúlik be a érőtérbe egy keskeny hosszúkás nyíláson keresztül. A nyílás ne zavarja eg az áralást, a lovashoz szintén fépálcával erősített rugós erőérő pedig pontosan utatja a légellenállási erőt a gyakorlatilag súrlódásentes érőtérben. (. ábra.). ábra. A légellenállási erő érése Az így elkészült szélcsatornával a különböző típusú próbatestek (göb, kúp, félgöb, cseppodell) légellenállási tényezőjét pontosan, reprodukálhatóan sikerült egérni. A szélcsatorna ásik célja a szárnyprofilon létrejövő aerodinaikai felhajtóerő érése volt. Itt a zárt érőtér iatt újabb probléát kellett egoldanunk: hogyan lehet a felhajtóerőt érni egy zárt csatornában úgy, hogy a lehető legkevésbé zavarjuk eg az áralást, a próbatest ne forduljon el a légára hatására, és a lehető legkisebb veszteséggel ki tudjuk vezetni és érni tudjuk a felhajtóerőt. A egoldás a 3. ábrán látható. 4

A szélcsatorna tetejét kifúrva függőlegesen rögzítettük a felhajtóerő érésére alkalas rugós erőérőt. Az erőérő rugójához erősített fé pálca a csatorna fedőlapjára fúrt lyukon keresztül csatlakozott egy c széles, élével az áralás irányában álló aluíniu lapkához, ainek az volt a szerepe, hogy egakadályozza a szárnyprofil elfordulását. Az csatorna alján egy lyukon keresztül kivezetett aluíniu lapka alsó végére különböző súlyokat akasztva lehet változtatni az eszköz éréshatárát (3. ábra). 3 f g rugó 4 5 s g 3. ábra. Az aerodinaikai felhajtóerő érése : rugós erőérő, : szárnyprofil, 3: légára, 4: a szárnyprofilt tartó lapka, 5: súly Az aluíniu lapka és a csatorna alsó lapja közötti súrlódás csökkentése, valaint a lap és a hozzá rögzített szárnyprofil pozícionálása céljából az alsó lapon egy a 4. ábrán látható csapágyazott szerkezetet helyeztünk el, ezzel egakadályozva a lap elfordulását, és iniálisra csökkentve a súrlódást. 5

4. ábra. a próbatest pozícionálása A felhajtóerő érésekor fellépő erők a 3. ábra alapján: g a próbatest és az aluíniu lap súlya, s g a lap aljára akasztott súly, rugó a rugó által kifejtett erő, fel az aerodinaikai felhajtóerő. Méréskor egyensúlyt beállítva a felfelé és a lefelé ható erők egyensúlyából az alábbi egyenlet adja a felhajtóerőt: g s g rugó fel innen: fel g s g rugó A inializált súrlódásnak valaint a próbatest jó pozícionálásának köszönhetően a felhajtóerő érése szintén pontosnak és reprodukálhatónak bizonyult. A szélcsatorna tervek szerinti haradik funkciója a különböző típusú szélkerekek energiaterelési hatásfokának vizsgálata. Ennél a érésnél a szélkerék odell tengelyéhez egy kiséretű generátort csatlakoztattunk, ajd egkerestük az ellenállást, aelyen a legnagyobb teljesítény jön létre, és egértük a keletkező villaos energiát. Beenő unkaként a légára a szélkerék hasznos felületének egfelelő áracsövének 6

ozgási energiáját tekintettük. ozgási energiája: A légára időegység alatt létrejövő P be v d dt v A dx dt v 3 A ahol v: az áraló levegő sebessége, : az áraló levegő sűrűsége, A: a szélkerék légárara erőleges keresztetszete A szélkerék energia átalakítási hatásfoka a kicsatolt elektroos teljesítény és a beenő teljesítény hányadosa: P P el be Mérési eredények A közegellenállási együtthatót négy különböző próbatesten értük (5. ábra). 5. ábra. A közegellenállási tényező különböző próbatestek esetén A szárnyprofilra ható felhajtóerőt vízszintes, valaint a vízszintessel 5 o szöget bezáró irány esetén értük. 7

A 6. ábrán jól látszik, hogy a döntött szárnyprofilra nagyobb felhajtóerő hat, ebben az esetben azonban a légellenállás is nagyobb. Megvizsgáltuk egy szélkerék odell energia átalakítási hatásfokát is: ez a 4-/sec sebesség intervalluon hozzávetőlegesen 9,4 /sec-nál volt a legnagyobb, itt elérte a 9%-ot. : 5 0 szögben döntött szárnyprofil :vízszintes szárnyprofil 6. ábra A szárnyprofilra ható felhajtóerő vízszintes, és a vízszintessel 5 o szöget bezáró szárnyprofil esetén Konklúzió A egépített szélcsatorna jól űködik, alkalas a felhajtóerő, a légellenállás érésére, segítségével vizsgálható a különböző típusú szélkerekek hatásfoka. A entorált diák élvezte a unkát, sikerélénye volt, és végül, de ne utolsó sorban, az országos selejtezőt követően kijutott az Indonéziában, Balin egrendezett 0th International Conference of Young Scientists rendezvényére. A konferencián angol nyelven tartott előadást, és aellett, hogy életre szóló élényben volt része, ezüstéret nyert Kísérleti fizika kategóriában. Irodalo [] :http://hu.wikipedia.org/wiki/szélcsatorna [] : http://www.ara.be.hu/oktatas/labor/m4.pdf [3]: itzgerald, M. (00). Cardboard wind tunnel. Tech Directions, 6 (0), p. 0. A unka a TÁMOP-4...A-//KONV-0-007 táogatásával készült 8

Szerzők: Név: Horváth Miklós Tudoányos fokozat: PhD Beosztás: főiskolai docens Intézényi adatok: Dunaújvárosi őiskola Terészettudoányi és Környezetvédeli Tanszék Dunaújváros, Táncsics M u /A E-ail cí: hik@ail.duf.hu Név: Kiss Endre Tudoányos fokozat: PhD Beosztás: Intézényi adatok: főiskolai tanár Dunaújvárosi őiskola Terészettudoányi és Környezetvédeli Tanszék Dunaújváros, Táncsics M u /A E-ail cí: kisse@ail.duf.hu Név: Szücs Botond Tudoányos fokozat: - Beosztás: Intézényi adatok: középiskolás diák Széchenyi István Gináziu Dunaújváros, Dózsa György út 5/A E-ail cí: kisszucsi@gail.co 9