อ่าน 9 นาที
อุโมงค์ลม
อุโมงค์ลมคือ "อุปกรณ์สำหรับสร้างกระแสลมที่ควบคุมได้เพื่อทำการทดลองทางอากาศพลศาสตร์" การทดลองจะดำเนินการในส่วนทดสอบของอุโมงค์ลม...
อุโมงค์ลม

อุโมงค์ลมคือ "อุปกรณ์สำหรับสร้างกระแสลมที่ควบคุมได้เพื่อทำการทดลองทางอากาศพลศาสตร์" [ 1 ]การทดลองจะดำเนินการในส่วนทดสอบของอุโมงค์ลม และโครงสร้างอุโมงค์ที่สมบูรณ์จะรวมถึงท่อส่งอากาศเข้าและออกจากส่วนทดสอบ และอุปกรณ์สำหรับรักษาการเคลื่อนที่ของอากาศ เช่น พัดลม การใช้งานอุโมงค์ลม ได้แก่ การประเมินผลกระทบของอากาศต่อเครื่องบินขณะบินหรือยานพาหนะบนพื้นดิน และการวัดผลกระทบของลมต่ออาคารและสะพาน ส่วนทดสอบของอุโมงค์ลมมีขนาดตั้งแต่เล็กกว่า 1 ฟุต ไปจนถึงมากกว่า 100 ฟุต (30 เมตร) และมีความเร็วลมตั้งแต่ลมเบาไปจนถึงความเร็วเหนือเสียง
อุโมงค์ลมรุ่นแรกสุดถูกประดิษฐ์ขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ในช่วงเริ่มต้นของการวิจัยด้านการบิน โดยเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามในการพัฒนาเครื่องบินที่หนักกว่าอากาศ อุโมงค์ลมได้พลิกสถานการณ์ปกติ แทนที่จะให้อากาศอยู่นิ่งและเครื่องบินเคลื่อนที่ อุโมงค์ลมจะยึดวัตถุให้อยู่กับที่และปล่อยให้อากาศเคลื่อนที่ไปรอบๆ ด้วยวิธีนี้ ผู้สังเกตการณ์ที่อยู่กับที่สามารถศึกษาวัตถุที่กำลังบินอยู่ และสามารถวัดแรงทางอากาศพลศาสตร์ที่กระทำต่อวัตถุนั้นได้
การพัฒนาอุโมงค์ลมเกิดขึ้นควบคู่ไปกับการพัฒนาเครื่องบิน อุโมงค์ลมขนาดใหญ่ถูกสร้างขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองและเมื่อ มีการพัฒนา เครื่องบินความเร็วเหนือเสียงอุโมงค์ลมความเร็วเหนือเสียงก็ถูกสร้างขึ้นเพื่อทดสอบเครื่องบินเหล่านั้น การทดสอบในอุโมงค์ลมถือว่ามีความสำคัญเชิงกลยุทธ์ในช่วงสงครามเย็นสำหรับการพัฒนาเครื่องบินและขีปนาวุธ
ความก้าวหน้าในด้านพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ได้ลดความต้องการการทดสอบในอุโมงค์ลมลง แต่ก็ไม่ได้ขจัดความจำเป็นนั้นไปโดยสิ้นเชิง ปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงหลายอย่างยังไม่สามารถจำลองได้อย่างแม่นยำเพียงพอด้วย CFD จนทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้การทดสอบในอุโมงค์ลมอีกต่อไป นอกจากนี้ ความเชื่อมั่นในเครื่องมือจำลองเชิงตัวเลขขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบผลลัพธ์กับข้อมูลจากการทดลอง ซึ่งสามารถหาได้จากตัวอย่างเช่น การทดสอบในอุโมงค์ลม
การดำเนินการ

อุโมงค์ลมสร้างสภาพแวดล้อมกลางแจ้งภายในอาคารที่มีการควบคุมอุณหภูมิ ทำให้สามารถวัดแรงลมที่กระทำต่อวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ได้ในขณะที่วัตถุนั้นอยู่นิ่ง ซึ่งมีราคาถูกกว่าและสะดวกกว่าการวัดขณะที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่มาก
วัตถุที่ต้องการทดสอบ เช่น แบบจำลองเครื่องบิน จะถูกวางไว้ในส่วนทดสอบและยึดไว้ไม่ให้เคลื่อนที่ อากาศจะถูกปล่อยไหลผ่านรอบๆ วัตถุ และวัดแรงที่กระทำต่อแบบจำลอง ค่าที่วัดได้จากแบบจำลองขนาดเล็กนี้สามารถนำไปใช้กับเครื่องบินขนาดจริงได้ การทดสอบแบบจำลองของเครื่องบินรุ่นใหม่ก่อนการบินจริงนั้น ทำเพื่อให้แน่ใจว่าการบินครั้งแรกจะปลอดภัยและเครื่องบินจะมีพฤติกรรมที่คาดการณ์ได้ การวิจัยในอุโมงค์ลมให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ รวดเร็ว และประหยัดกว่าการทดสอบการบินของเครื่องบินขนาดจริง
การสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงของรถยนต์เป็นเรื่องรองสำหรับผู้ขับขี่เมื่อเริ่มต้นและขับขี่ในสภาพอากาศหนาวจัดและมีหิมะปลิวตามลม สภาวะนี้ได้รับการตรวจสอบในอุโมงค์ลมชนิดพิเศษ นั่นคืออุโมงค์ลมจำลองสภาพอากาศ ส่วนทดสอบนี้จะนำรถยนต์ไปเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงหลากหลายรูปแบบ เพื่อให้แน่ใจว่าระบบปรับอากาศสามารถทำให้รถมีความสะดวกสบายในวันที่ร้อนจัดและหนาวจัด และสามารถป้องกันไม่ให้เกิดไอน้ำเกาะบนกระจกในสภาพอากาศชื้นและเย็นจัดได้
ประวัติศาสตร์
ต้นกำเนิด
ไอแซค นิวตัน (ค.ศ. 1642–1726) นักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษได้แสดงต้นแบบของอุโมงค์ลมสมัยใหม่ในข้อเสนอที่ 36/37 ของหนังสือPhilosophiæ Naturalis Principia Mathematicaของ เขา [ 3 ] [ 4 ]
วิศวกรทหารและนักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษเบนจามิน โรบินส์ (1707–1751) ได้ประดิษฐ์ อุปกรณ์ แขนหมุนเพื่อกำหนดแรงต้าน[ 5 ]และทำการทดลองแรกๆ ในด้านอากาศพลศาสตร์
เซอร์ จอร์จ เคย์ลีย์ (1773–1857) ยังใช้แขนหมุนเพื่อวัดแรงต้านและแรงยกของปีกเครื่องบินชนิดต่างๆ[ 6 ]แขนหมุนของเขามีความยาว 5 ฟุต (1.5 เมตร) และมีความเร็วระหว่าง 10 ถึง 20 ฟุตต่อวินาที (3 ถึง 6 เมตรต่อวินาที)
Otto Lilienthalใช้แขนหมุนเพื่อทำการวัดปีกเครื่องบินที่มีมุมปะทะ ต่างกัน โดยสร้าง แผนภาพขั้ว อัตราส่วนแรงยกต่อแรงต้านแต่ขาดแนวคิดเรื่องแรงต้านเหนี่ยวนำและเลขเรย์โนลด์[ 7 ]

ข้อเสียของการทดสอบแขนหมุนคือไม่สามารถสร้างกระแสลมที่เชื่อถือได้ แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางและข้อเท็จจริงที่ว่าวัตถุเคลื่อนที่ตามกระแสลมของตัวเองยังหมายความว่าการตรวจสอบกระแสลมอย่างละเอียดทำได้ยากฟรานซิส เฮอร์เบิร์ต เวนแฮม (1824–1908) สมาชิกสภาของสมาคมการบินแห่งบริเตนใหญ่ได้แก้ไขปัญหาเหล่านี้โดยการประดิษฐ์ ออกแบบ และใช้งานอุโมงค์ลมแบบปิดแห่งแรกในปี 1871 [ 8 ] [ 9 ]เมื่อความก้าวหน้านี้เกิดขึ้นแล้ว ข้อมูลทางเทคนิคโดยละเอียดก็ถูกดึงออกมาอย่างรวดเร็วโดยใช้เครื่องมือนี้ เวนแฮมและเพื่อนร่วมงานของเขา จอห์น บราวนิง ได้รับการยกย่องจากการค้นพบพื้นฐานมากมาย รวมถึงการวัดอัตราส่วน l/d และการเปิดเผยผลดีของอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง ที่ สูง
ในปี 1897 คอนสแตนติน ซิโอลคอฟสกีสร้างอุโมงค์ลมแบบเปิดที่มีพัดลมแบบแรงเหวี่ยง และกำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านของแผ่นเรียบ ทรงกระบอก และทรงกลม
พอล ลา กูร์นักประดิษฐ์ชาวเดนมาร์กใช้ห้องทดลองลมในการพัฒนาเครื่องกังหันลมในช่วงต้นทศวรรษ 1890 ส่วนคาร์ล ริคาร์ด ไนเบิร์กก็ใช้ห้องทดลองลมในการออกแบบ เครื่องกังหันลม ฟลูแกน ของเขา ตั้งแต่ปี 1897
ออสบอร์น เรย์โนลด์ส (ค.ศ. 1842–1912) ชาวอังกฤษจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ได้แสดงให้เห็นว่า รูปแบบการไหลของอากาศเหนือแบบจำลองขนาดเล็กจะเหมือนกับรูปแบบการไหลของอากาศเหนือยานพาหนะขนาดจริง หากพารามิเตอร์การไหลบางอย่างเหมือนกันในทั้งสองกรณี พารามิเตอร์นี้ ซึ่งปัจจุบันรู้จักกันในชื่อเลขเรย์โนลด์ส ถูกนำมาใช้ในการอธิบายสถานการณ์การไหลของของเหลวทุกรูปแบบ รวมถึงรูปร่างของรูปแบบการไหล ประสิทธิภาพของการถ่ายเทความร้อน และการเริ่มต้นของความปั่นป่วน นี่คือเหตุผลทางวิทยาศาสตร์หลักสำหรับการใช้แบบจำลองในอุโมงค์ลมเพื่อจำลองปรากฏการณ์ในชีวิตจริง
การที่ พี่น้องไรท์ใช้อุโมงค์ลมแบบง่ายๆ ในปี พ.ศ. 2444 เพื่อศึกษาผลกระทบของการไหลของอากาศเหนือรูปทรงต่างๆ ขณะพัฒนาเครื่องบินไรท์ฟลายเออร์ นั้น ถือเป็นการปฏิวัติในบางแง่มุม[ 10 ]อย่างไรก็ตาม พวกเขาใช้เทคโนโลยีที่เป็นที่ยอมรับในสมัยนั้น แม้ว่าเทคโนโลยีนี้จะยังไม่แพร่หลายในอเมริกา
ในประเทศฝรั่งเศสกุสตาฟ ไอเฟล (ค.ศ. 1832–1923) สร้างอุโมงค์ลมแบบเปิดแห่งแรกในปี ค.ศ. 1909 โดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 67 แรงม้า (50 กิโลวัตต์) ที่ช็องส์-เดอ-มาร์ส ใกล้กับเชิงหอคอยที่ตั้งชื่อตามเขา
ระหว่างปี 1909 ถึง 1912 ไอเฟลทำการทดสอบประมาณ 4,000 ครั้งในอุโมงค์ลมของเขา และการทดลองอย่างเป็นระบบของเขาได้กำหนดมาตรฐานใหม่สำหรับการวิจัยด้านการบิน ในปี 1912 ห้องปฏิบัติการของไอเฟลถูกย้ายไปยังโอเตยล์ ชานเมืองปารีส ซึ่งอุโมงค์ลมของเขาที่มีส่วนทดสอบยาว 7 ฟุต (2 เมตร) ยังคงใช้งานได้จนถึงปัจจุบัน[ 11 ]ไอเฟลได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของอุโมงค์ลมแบบเปิดอย่างมีนัยสำคัญโดยการปิดส่วนทดสอบไว้ในห้อง ออกแบบทางเข้าแบบบานออกพร้อมตัวปรับทิศทางการไหลแบบรังผึ้ง และเพิ่มตัวกระจายลมระหว่างส่วนทดสอบและพัดลมที่อยู่ปลายน้ำของตัวกระจายลม การจัดเรียงนี้เป็นแบบเดียวกับที่ใช้ในอุโมงค์ลมหลายแห่งที่สร้างขึ้นในภายหลัง อันที่จริงอุโมงค์ลมความเร็วต่ำแบบเปิดมักถูกเรียกว่าอุโมงค์ลมแบบไอเฟล
การใช้งานอย่างแพร่หลาย

การใช้งานอุโมงค์ลมแพร่หลายมากขึ้นในภายหลัง เมื่อวิทยาศาสตร์ด้านอากาศพลศาสตร์และสาขาวิชาวิศวกรรมการบินได้รับการวางรากฐาน และการเดินทางทางอากาศและพลังงานทางอากาศได้รับการพัฒนาขึ้น
ในปี พ.ศ. 2459 กองทัพเรือสหรัฐฯ ได้สร้างอุโมงค์ลมที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งของโลกในขณะนั้น ณอู่ต่อเรือวอชิงตันช่องทางเข้ามีเส้นผ่านศูนย์กลางเกือบ 11 ฟุต (3.4 เมตร) และส่วนทางออกมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 7 ฟุต (2.1 เมตร) มอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 500 แรงม้า (370 กิโลวัตต์) ขับเคลื่อนใบพัดพัดลมแบบใบพัด[ 13 ]
ในปี 1931 องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NACA) ได้สร้าง อุโมงค์ลมขนาดเต็มรูปแบบขนาด 30 คูณ 60 ฟุต (9.1 คูณ 18.3 เมตร) ที่ศูนย์วิจัยแลงลีย์ ในเมืองแฮมป์ตัน รัฐเวอร์จิเนีย อุโมงค์นี้ใช้พลังงานจากพัดลมสองตัวที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 4,000 แรงม้า (3,000 กิโลวัตต์) โครงสร้างเป็นแบบวงปิดสองทาง และสามารถรองรับเครื่องบินจริงขนาดเต็มรูปแบบได้หลายลำ รวมถึงแบบจำลองขนาดเล็กด้วย ในที่สุดอุโมงค์นี้ก็ถูกปิด และถึงแม้จะได้รับการประกาศให้เป็นสถานที่สำคัญทางประวัติศาสตร์แห่งชาติในปี 1995 แต่การรื้อถอนก็เริ่มขึ้นในปี 2010
จนกระทั่งสงครามโลกครั้งที่สอง อุโมงค์ลมที่ใหญ่ที่สุดในโลกซึ่งสร้างขึ้นในปี 1932–1934 ตั้งอยู่ในชานเมืองปารีสชาเลส์-เมอดงประเทศฝรั่งเศส[ 14 ] อุโมงค์ลมนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อทดสอบเครื่องบินขนาดเต็ม และมีพัดลมขนาดใหญ่ 6 ตัวที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้ากำลังสูง[ 15 ]อุโมงค์ลมชาเลส์-เมอดงถูกใช้โดยONERAภายใต้ชื่อ S1Ch จนถึงปี 1976 ในการพัฒนาเครื่องบิน เช่น เครื่องบิน คาราเวลล์และคอนคอร์ดปัจจุบันอุโมงค์ลมนี้ได้รับการอนุรักษ์ไว้เป็นอนุสรณ์สถานแห่งชาติ
Ludwig Prandtlเป็นอาจารย์ของTheodore von Kármán ที่ มหาวิทยาลัย Göttingenและเสนอให้สร้างอุโมงค์ลมเพื่อทดสอบเรือเหาะที่พวกเขากำลังออกแบบ[ 16 ] : 44 กระแสลมปั่นป่วนที่อยู่ด้านล่างของทรงกระบอกได้รับการทดสอบในอุโมงค์[ 16 ] : 63 ต่อมาเมื่อเขาย้ายไปที่มหาวิทยาลัย Aachenเขาได้ระลึกถึงการใช้สิ่งอำนวยความสะดวกนี้:
ฉันจำได้ว่าอุโมงค์ลมในเกิตติงเงนเริ่มต้นขึ้นเพื่อเป็นเครื่องมือสำหรับการศึกษาพฤติกรรมของเรือเหาะซีปเปลิน แต่พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์สำหรับสิ่งอื่นๆ ตั้งแต่การกำหนดทิศทางของควันจากปล่องควันของเรือ ไปจนถึงว่าเครื่องบินลำใดจะบินได้หรือไม่ ฉันรู้สึกว่าความก้าวหน้าที่อาเคินแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยหากไม่มีอุโมงค์ลมที่ดี[ 16 ] : 76
เมื่อฟอน คาร์มันเริ่มให้คำปรึกษาแก่แคลเทคเขาได้ทำงานร่วมกับคลาร์ก มิลลิกันและอาร์เธอร์ แอล. ไคลน์[ 16 ] : 124 เขาคัดค้านการออกแบบของพวกเขาและยืนยันให้มีการไหลกลับทำให้เครื่องมือ "เป็นอิสระจากความผันผวนของบรรยากาศภายนอก" เครื่องมือนี้สร้างเสร็จในปี 1930 และใช้สำหรับการทดสอบนอร์ธรอปอัลฟา[ 16 ] : 169
ในปี พ.ศ. 2482 นายพลอาร์โนลด์ถามว่าอะไรคือสิ่งที่จำเป็นในการพัฒนา USAF และฟอน คาร์มันตอบว่า "ขั้นตอนแรกคือการสร้างอุโมงค์ลมที่เหมาะสม" [ 16 ] : 226 ในทางกลับกัน หลังจากความสำเร็จของBell X-2และโอกาสในการวิจัยขั้นสูงขึ้น เขาเขียนว่า "ผมสนับสนุนการสร้างเครื่องบินดังกล่าว เพราะผมไม่เคยเชื่อว่าคุณจะได้รับคำตอบทั้งหมดจากอุโมงค์ลม" [ 16 ] : 302–03
สงครามโลกครั้งที่สอง
ในปี พ.ศ. 2484 สหรัฐอเมริกาได้สร้างอุโมงค์ลมที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในเวลานั้นที่ไรท์ฟิลด์ในเดย์ตัน รัฐโอไฮโอ อุโมงค์ลมนี้เริ่มต้นที่เส้นผ่านศูนย์กลาง 45 ฟุต (14 เมตร) และแคบลงเหลือ 20 ฟุต (6.1 เมตร) พัดลมขนาด 40 ฟุต (12 เมตร) สองตัวถูกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 40,000 แรงม้า (30,000 กิโลวัตต์) สามารถทดสอบแบบจำลองเครื่องบินขนาดใหญ่ได้ที่ความเร็วลม 400 ไมล์ต่อชั่วโมง (640 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) [ 17 ]
ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง เยอรมนีได้พัฒนาอุโมงค์ลมขนาดใหญ่ที่มีการออกแบบแตกต่างกัน เพื่อเพิ่มพูนความรู้ด้านการบิน ตัวอย่างเช่น อุโมงค์ลมที่พีเนมุนเดอเป็นอุโมงค์ลมที่มีการออกแบบใหม่ ซึ่งช่วยให้สามารถวิจัยการไหลของอากาศความเร็วสูงได้ แต่ก็ก่อให้เกิดความท้าทายในการออกแบบหลายประการเกี่ยวกับการสร้างอุโมงค์ลมความเร็วสูงในระดับใหญ่ อย่างไรก็ตาม อุโมงค์ลมแห่งนี้ประสบความสำเร็จในการใช้ถ้ำธรรมชาติขนาดใหญ่หลายแห่ง ซึ่งถูกขยายขนาดโดยการขุดและปิดผนึกเพื่อกักเก็บอากาศปริมาณมาก ซึ่งสามารถส่งผ่านไปยังอุโมงค์ลมได้ เมื่อสิ้นสุดสงคราม เยอรมนีมีอุโมงค์ลมความเร็วเหนือเสียงอย่างน้อยสามแห่ง โดยแห่งหนึ่งสามารถสร้างการไหลของอากาศร้อนที่ความเร็ว Mach 4.4 ได้
อุโมงค์ลมขนาดใหญ่ที่กำลังก่อสร้างใกล้กับเมืองโอเอตซ์ทาลประเทศออสเตรีย จะมีพัดลมสองตัวที่ขับเคลื่อนโดยตรงด้วยกังหันไฮดรอลิก สองตัวขนาด 50,000 แรงม้า (37,000 กิโลวัตต์) การติดตั้งไม่เสร็จสมบูรณ์เมื่อสิ้นสุดสงคราม และอุปกรณ์ที่ถูกรื้อถอนถูกส่งไปยังเมืองโมดานประเทศฝรั่งเศสในปี 1946 ซึ่งได้มีการประกอบใหม่และยังคงใช้งานอยู่ที่นั่นโดยONERAด้วยส่วนทดสอบขนาด 26 ฟุต (8 เมตร) และความเร็วลมสูงสุดถึง Mach 1 ทำให้เป็นสิ่งอำนวยความสะดวกอุโมงค์ลมความเร็วเหนือเสียงที่ใหญ่ที่สุดในโลก[ 18 ]แฟรงค์ วัตเทนดอร์ฟรายงานเกี่ยวกับอุโมงค์ลมนี้เพื่อตอบโต้สหรัฐฯ[ 19 ]
เมื่อวันที่ 22 มิถุนายน พ.ศ. 2485 Curtiss-Wright ได้ให้เงินทุนในการก่อสร้างอุโมงค์ลมความเร็วต่ำกว่าเสียงที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งของประเทศในเมืองบัฟฟาโล รัฐนิวยอร์กคอนกรีตแรกสำหรับการก่อสร้างถูกเทในวันที่ 22 มิถุนายน พ.ศ. 2485 บนพื้นที่ซึ่งต่อมาจะกลายเป็นCalspanซึ่งอุโมงค์ลมยังคงใช้งานอยู่จนถึงปัจจุบัน[ 20 ]
เมื่อสิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่สอง สหรัฐอเมริกาได้สร้างอุโมงค์ลมใหม่ 8 แห่ง รวมถึงอุโมงค์ลมที่ใหญ่ที่สุดในโลกที่ Moffett Field ใกล้Sunnyvale รัฐแคลิฟอร์เนียซึ่งออกแบบมาเพื่อทดสอบเครื่องบินขนาดเต็มที่ความเร็วต่ำกว่า 250 ไมล์ต่อชั่วโมง (400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) [ 21 ]และอุโมงค์ลมแนวตั้งที่ Wright Field รัฐโอไฮโอ ซึ่งกระแสลมจะพัดขึ้นด้านบนเพื่อทดสอบแบบจำลองในสถานการณ์การหมุน และแนวคิดและการออกแบบทางวิศวกรรมสำหรับเฮลิคอปเตอร์รุ่นแรกๆ ที่บินในสหรัฐอเมริกา[ 22 ]
หลังสงครามโลกครั้งที่สอง
การวิจัยในภายหลังเกี่ยวกับการไหลของอากาศที่ความเร็วใกล้เคียงหรือสูงกว่าความเร็วเสียงได้ใช้วิธีการที่เกี่ยวข้อง โดยใช้ห้องความดันโลหะเพื่อเก็บอากาศที่มีความดันสูง จากนั้นจึงเร่งความเร็วอากาศผ่านหัวฉีดที่ออกแบบมาเพื่อให้เกิดการไหลแบบเหนือเสียง แล้วจึงวางห้องสังเกตการณ์หรือห้องวัด ("ส่วนทดสอบ") ไว้ในตำแหน่งที่เหมาะสมในคอหรือหัวฉีดเพื่อให้ได้ความเร็วลมที่ต้องการ

ในสหรัฐอเมริกา ความกังวลเกี่ยวกับความล้าหลังของสิ่งอำนวยความสะดวกด้านการวิจัยของอเมริกาเมื่อเทียบกับสิ่งที่ชาวเยอรมันสร้างขึ้น นำไปสู่พระราชบัญญัติแผนอุโมงค์ลมรวมปี 1949 ซึ่งอนุญาตให้มีการใช้จ่ายเพื่อสร้างอุโมงค์ลมใหม่ที่มหาวิทยาลัยและสถานที่ของรัฐบาล อุโมงค์ลมของเยอรมันในช่วงสงครามบางส่วนถูกรื้อถอนเพื่อขนส่งไปยังสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของแผนการที่จะใช้ประโยชน์จากการพัฒนาเทคโนโลยีของเยอรมัน[ 23 ]

ในสหรัฐอเมริกา อุโมงค์ลมหลายแห่งถูกปิดใช้งานตั้งแต่ปี 1990 ถึง 2010 รวมถึงสิ่งอำนวยความสะดวกทางประวัติศาสตร์บางแห่งด้วย อุโมงค์ลมที่เหลืออยู่กำลังเผชิญกับแรงกดดันเนื่องจากการใช้งานที่ลดลงหรือไม่สม่ำเสมอ ค่าไฟฟ้าสูง และในบางกรณีมูลค่าที่ดินที่สิ่งอำนวยความสะดวกตั้งอยู่ก็สูงเช่นกัน ในทางกลับกัน การตรวจสอบความถูกต้องของ CFD ยังคงต้องการข้อมูลจากอุโมงค์ลม และมีแนวโน้มว่าจะเป็นเช่นนั้นต่อไปในอนาคตอันใกล้ มีการศึกษาและกำลังดำเนินการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อประเมินความต้องการอุโมงค์ลมทางทหารและเชิงพาณิชย์ในอนาคต แต่ผลลัพธ์ยังคงไม่แน่นอน[ 24 ]เมื่อไม่นานมานี้ การใช้งานยานพาหนะไร้คนขับที่ขับเคลื่อนด้วยไอพ่นและติดตั้งอุปกรณ์ หรือโดรนวิจัย ได้เข้ามาแทนที่การใช้งานอุโมงค์ลมแบบดั้งเดิมบางส่วน[ 25 ]อุโมงค์ลมที่เร็วที่สุดในโลก ณ ปี 2019 คืออุโมงค์ลม LENS-X ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองบัฟฟาโล รัฐนิวยอร์ก[ 26 ]
การวัดแรงและโมเมนต์ทางอากาศพลศาสตร์

ในอุโมงค์ลมมีการวัดความเร็ว ทิศทาง และความดันของอากาศด้วยหลายวิธี
ความเร็วลมที่ไหลผ่านส่วนทดสอบถูกกำหนดโดยหลักการของเบอร์นูลลีทิศทางการไหลของอากาศรอบแบบจำลองแสดงโดยกลุ่มเส้นใยที่ติดอยู่กับพื้นผิวตามหลักอากาศพลศาสตร์ ทิศทางการไหลของอากาศที่เข้าและออกจากพื้นผิวสามารถมองเห็นได้โดยการติดกลุ่มเส้นใยไว้ในกระแสลมด้านหน้าและด้านหลังแบบจำลอง สามารถใส่ควันหรือฟองของเหลวเข้าไปในกระแสลมต้นน้ำของแบบจำลอง และบันทึกเส้นทางของพวกมันรอบแบบจำลองโดยใช้การถ่ายภาพ (ดูการวัดความเร็วภาพอนุภาค )
แรงทางอากาศพลศาสตร์บนแบบจำลองทดสอบจะถูกวัดด้วยเครื่องชั่งคาน[ 27 ]
ในอดีต การวัดการกระจายแรงดันบนแบบจำลองทดสอบจะทำโดยการเจาะรูเล็กๆ บนพื้นผิว แล้วต่อเข้ากับมาโนมิเตอร์เพื่อวัดแรงดันที่แต่ละรู อย่างไรก็ตาม การวัดการกระจายแรงดันทำได้สะดวกกว่าโดยใช้ สี ที่ไวต่อแรงดัน[ 28 ]ซึ่งแรงดันจะแสดงโดยการเรืองแสงของสี นอกจากนี้ยังสามารถวัดได้ด้วยเซ็นเซอร์วัดแรงดันอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กมากที่ติดตั้งบนแถบยืดหยุ่นซึ่งติดอยู่กับแบบจำลอง[ 29 ]
คุณสมบัติทางอากาศพลศาสตร์ของวัตถุอาจแตกต่างกันไปสำหรับแบบจำลองที่ย่อส่วน[ 30 ]อย่างไรก็ตาม โดยการสังเกตกฎความคล้ายคลึงบางประการ จะสามารถบรรลุความสอดคล้องที่น่าพอใจมากระหว่างคุณสมบัติทางอากาศพลศาสตร์ของแบบจำลองที่ย่อส่วนกับวัตถุขนาดเต็มได้ การเลือกพารามิเตอร์ความคล้ายคลึงขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการทดสอบ แต่เงื่อนไขที่สำคัญที่สุดที่ต้องปฏิบัติตามมักจะเป็น:
- ความคล้ายคลึงทางเรขาคณิต: มิติทั้งหมดของวัตถุจะต้องมีสัดส่วนที่เหมาะสมกัน
- เลขมัค (Mach number ): อัตราส่วนของความเร็วลมต่อความเร็วเสียงควรเท่ากันทั้งในแบบจำลองและวัตถุจริง (การมีเลขมัค ที่เหมือนกัน ในอุโมงค์ลมและรอบๆ วัตถุจริงไม่ได้หมายความว่าความเร็วลมจะเท่ากัน)
- เลขเรย์โนลด์ : อัตราส่วนของแรงเฉื่อยต่อแรงหนืดควรคงที่ พารามิเตอร์นี้ยากที่จะทำให้ได้ตามต้องการด้วยแบบจำลองขนาดเล็ก จึงนำไปสู่การพัฒนาอุโมงค์ลมแบบใช้แรงดันและแบบแช่แข็ง ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงความหนืดของของเหลวที่ใช้ในการทำงานได้อย่างมาก เพื่อชดเชยขนาดที่ลดลงของแบบจำลอง
ในบางกรณีทดสอบเฉพาะเจาะจง จะต้องเป็นไปตามพารามิเตอร์ความคล้ายคลึงอื่นๆ ด้วย เช่นเลขฟรูด (Froude number )
การวัดแรงและโมเมนต์

แบบจำลองถูกติดตั้งบนเครื่องชั่งที่ใช้วัดแรงและโมเมนต์ แรงยก แรงต้าน และแรงด้านข้าง รวมถึงโมเมนต์การหมุนรอบแกนตั้ง แกนตามยาว และแกนเอียง จะถูกวัดในช่วงมุมปะทะต่างๆ และได้สร้างกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าสัมประสิทธิ์แรงยกกับมุมปะทะขึ้นมา
แบบจำลองต้องอยู่นิ่ง และโครงสร้างรองรับภายนอกเหล่านี้จะสร้างแรงต้านและอาจเกิดการไหลปั่นป่วนซึ่งจะส่งผลต่อการวัด โครงสร้างรองรับจึงถูกออกแบบให้มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และมีรูปทรงตามหลักอากาศพลศาสตร์เพื่อลดการไหลปั่นป่วนให้น้อยที่สุด
การแสดงภาพการไหล
เนื่องจากอากาศมีความโปร่งใส จึงเป็นการยากที่จะสังเกตการเคลื่อนที่ของอากาศโดยตรง ดังนั้นจึง มีการพัฒนาวิธี การแสดงภาพการไหลของอากาศ ทั้งเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพหลายวิธี เพื่อใช้ในการทดสอบในอุโมงค์ลม
วิธีการเชิงคุณภาพ

- ควัน
- การฉีดคาร์บอนไดออกไซด์
- สามารถนำขนปุย ขนปุยขนาดเล็ก หรือกรวยวัดการไหล มาติดบนแบบจำลองและคงอยู่ได้ตลอดการทดสอบ ขนปุยสามารถใช้วัดรูปแบบการไหลของอากาศและการแยกตัวของการไหลได้บางครั้งขนปุยทำจากวัสดุเรืองแสงและส่องสว่างด้วยแสงแบล็กไลท์เพื่อช่วยในการมองเห็น นอกจากนี้ยังมีการใช้ขนปุยบนเครื่องบินขณะบิน ระหว่างการทดสอบการบินของเครื่องบินจรวดทดลองSpaceShipOneได้มีการติดขนปุยไว้ที่พื้นผิวปีก โดยไม่ได้ทำการทดสอบในอุโมงค์ลมกับเครื่องบินลำนี้
- สารแขวนลอยที่ระเหยได้นั้นเป็นเพียงส่วนผสมของผงละเอียด ทัลก์ หรือดินเหนียวบางชนิดที่ผสมลงในของเหลวที่มีความร้อนแฝงของการระเหยต่ำ เมื่อมีลมพัด ของเหลวจะระเหยไปอย่างรวดเร็ว เหลือไว้เพียงดินเหนียวในรูปแบบที่ขึ้นอยู่กับทิศทางการไหลของอากาศ
- น้ำมัน: เมื่อทาน้ำมันลงบนพื้นผิวของแบบจำลอง จะสามารถแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนจากกระแสไหลแบบราบเรียบไปเป็นกระแสไหลแบบปั่นป่วน รวมถึงการแยกตัวของกระแสไหลได้อย่างชัดเจน
- สีเทมเพรา: คล้ายกับสีน้ำมัน สามารถทาลงบนพื้นผิวของแบบจำลองได้ โดยเริ่มจากการแต้มสีเป็นจุดๆ เว้นระยะห่างกัน หลังจากทดสอบในอุโมงค์ลมแล้ว จะสามารถระบุทิศทางการไหลและการแยกตัวของอากาศได้ กลยุทธ์เพิ่มเติมในการใช้สีเทมเพราคือการใช้แสงแบล็กไลท์เพื่อสร้างลวดลายการไหลที่เรืองแสงด้วยสีเทมเพรา
- หมอก (โดยปกติเกิดจากอนุภาคของน้ำ) ถูกสร้างขึ้นโดยใช้เครื่องพ่นหมอกแบบอัลตราโซนิกชนิดเพียโซอิเล็ก ทริก หมอกจะถูกส่งเข้าไปในอุโมงค์ลม (โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบบวงจรปิดและส่วนทดสอบแบบปิด) ตะแกรงที่ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าจะถูกใส่ไว้ก่อนส่วนทดสอบ ซึ่งจะทำให้อนุภาคของน้ำในบริเวณใกล้เคียงระเหยไป ทำให้เกิดแผ่นหมอกขึ้น แผ่นหมอกเหล่านี้จะทำหน้าที่เป็นเส้นกระแสลมเหนือแบบจำลองทดสอบเมื่อได้รับแสงส่องจากแผ่นไฟ
- การระเหิด: หากการเคลื่อนที่ของอากาศในอุโมงค์ไม่ปั่นป่วนมากพอ กระแสอนุภาคที่ปล่อยออกมาในกระแสอากาศจะไม่แตกตัวเมื่ออากาศเคลื่อนที่ไป แต่จะคงอยู่รวมกันเป็นเส้นบางๆ ที่คมชัด กระแสอนุภาคหลายสายที่ปล่อยออกมาจากหัวฉีดจำนวนมากเรียงกันเป็นตาราง สามารถสร้างรูปทรงสามมิติแบบไดนามิกของกระแสอากาศรอบตัววัตถุได้ เช่นเดียวกับการรักษาสมดุลแรง ท่อและหัวฉีดเหล่านี้จำเป็นต้องมีรูปทรงที่ลดการเกิดกระแสอากาศปั่นป่วนในกระแสอากาศให้น้อยที่สุด
- การระเหิด (ความหมายอื่น): เทคนิคการแสดงภาพการไหลคือการเคลือบแบบจำลองด้วยวัสดุที่ระเหิดได้ ซึ่งเมื่อเปิดลมในบริเวณที่การไหลของอากาศเป็นแบบราบเรียบ วัสดุจะยังคงติดอยู่กับแบบจำลอง ในขณะที่ในบริเวณที่มีการไหลแบบปั่นป่วน วัสดุจะระเหยออกจากแบบจำลอง เทคนิคนี้ใช้เป็นหลักในการตรวจสอบว่าจุดกระตุ้นที่วางไว้ที่ขอบด้านหน้าเพื่อบังคับให้เกิดการเปลี่ยนผ่านนั้นประสบความสำเร็จตามเป้าหมายที่ตั้งไว้หรือไม่
กระแสลมปั่นป่วนและพายุหมุนความเร็วสูงอาจมองเห็นได้ยากโดยตรง แต่ไฟแฟลชและกล้องถ่ายภาพยนตร์หรือกล้องดิจิทัลความเร็วสูงสามารถช่วยบันทึกเหตุการณ์ที่พร่ามัวด้วยตาเปล่าได้
กล้องความเร็วสูงยังจำเป็นเมื่อวัตถุที่ทำการทดสอบเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง เช่น ใบพัดเครื่องบิน กล้องสามารถบันทึก ภาพ เคลื่อนไหวแบบหยุดนิ่ง (stop-motion)ของการเคลื่อนที่ของใบพัดตัดผ่านกระแสอนุภาค และการเกิดกระแสน้ำวนตามขอบด้านท้ายของใบพัดที่กำลังเคลื่อนที่
วิธีการเชิงปริมาณ
- สีไวต่อแรงดัน (PSP): สีชนิดนี้จะวัดแรงดันอากาศบนพื้นผิว และเปลี่ยนสีเมื่อสัมผัสกับแรงดันอากาศที่เปลี่ยนแปลงไป
- การวัดความเร็วของอนุภาคด้วยภาพ ( Particle Image Velocimetryหรือ PIV) และ การวัดความเร็ว ด้วยเลเซอร์ดอปเปลอร์ (Laser Doppler Velocimetry ): วัดความเร็วของอากาศด้วยเลเซอร์
- การวัดการเสียรูปของแบบจำลอง (MDM): วัดว่าแบบจำลองโค้งงอและบิดไปมากน้อยเพียงใด[ 31 ]
การจำแนกประเภท
อุโมงค์ลมมีหลายประเภท โดยทั่วไปจะแบ่งประเภทตามช่วงความเร็วที่เกิดขึ้นในส่วนทดสอบ ดังนี้:
- อุโมงค์ลมความเร็วต่ำ
- อุโมงค์ลมความเร็วต่ำกว่าเสียงและความเร็วเหนือเสียง
- อุโมงค์ลมความเร็วเหนือเสียง
- อุโมงค์ลมความเร็วเหนือเสียง
- อุโมงค์ลมพลังงานความร้อนสูง
อุโมงค์ลมยังแบ่งประเภทตามทิศทางการไหลของอากาศในส่วนทดสอบเมื่อเทียบกับแรงโน้มถ่วง โดยทั่วไปแล้วจะวางในแนวนอน เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นขณะบินในระดับอุโมงค์ลมอีกประเภทหนึ่งจะวางในแนวตั้งเพื่อให้แรงโน้มถ่วงสมดุลกับแรงต้านแทนที่จะเป็นแรงยก และอุโมงค์ลมประเภทนี้ได้รับความนิยมอย่างมากในการจำลองการ กระโดดร่ม
อุโมงค์ลมยังถูกจำแนกตามการใช้งานหลักอีกด้วย สำหรับอุโมงค์ลมที่ใช้กับยานพาหนะบนบก เช่น รถยนต์และรถบรรทุก ประเภทของพื้นอุโมงค์ที่ออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ก็มีความสำคัญเช่นกัน โดยจะแตกต่างกันไปตั้งแต่พื้นแบบอยู่กับที่ไปจนถึงพื้นแบบเคลื่อนที่ได้เต็มรูปแบบ นอกจากนี้ พื้นแบบเคลื่อนที่ได้ขนาดเล็กและความพยายามในการควบคุมระดับขอบเขตก็มีความสำคัญเช่นกัน
อุโมงค์ลมสำหรับการบิน
หมวดหมู่ย่อยหลักในอุโมงค์ลมสำหรับการบิน ได้แก่:
อุโมงค์ที่มีเลขเรย์โนลด์สูง
เลขเรย์โนลด์เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ความคล้ายคลึงที่สำคัญที่สุดสำหรับการจำลองการไหลในอุโมงค์ลม สำหรับเลขมัคที่น้อยกว่า 0.3 เลขเรย์โนลด์เป็นพารามิเตอร์หลักที่ควบคุมลักษณะการไหล มีวิธีการหลักสามวิธีในการจำลองเลขเรย์โนลด์สูง เนื่องจากในทางปฏิบัติแล้วการจำลองเลขเรย์โนลด์เต็มรูปแบบโดยใช้ยานพาหนะขนาดเต็มนั้นไม่สามารถทำได้
- อุโมงค์ความดันสูง: ก๊าซทดสอบจะถูกอัดความดันเพื่อเพิ่มค่าเลขเรย์โนลด์
- อุโมงค์ก๊าซหนัก: ก๊าซที่มีความหนาแน่นสูง เช่นฟรีออนและอาร์-134aถูกนำมาใช้เป็นก๊าซทดสอบ อุโมงค์พลศาสตร์ความเร็วเหนือเสียงที่ศูนย์วิจัยนาซาแลงลีย์ เป็นตัวอย่างหนึ่งของอุโมงค์ประเภทนี้
- อุโมงค์ลมแช่แข็ง: ก๊าซทดสอบจะถูกทำให้เย็นลงเพื่อเพิ่มค่าเลขเรย์โนลด์อุโมงค์ลมความเร็วเหนือเสียงของยุโรปใช้เทคนิคนี้
- อุโมงค์ลมระดับสูง: อุโมงค์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อทดสอบผลกระทบของคลื่นกระแทกต่อรูปทรงเครื่องบินต่างๆ ในสภาวะเกือบเป็นสุญญากาศ ในปี พ.ศ. 2495 มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียได้สร้างอุโมงค์ลมระดับสูงสองแห่งแรก: แห่งหนึ่งสำหรับทดสอบวัตถุที่ระดับความสูง 50 ถึง 70 ไมล์ (80 ถึง 113 กิโลเมตร) เหนือพื้นโลก และอีกแห่งหนึ่งสำหรับทดสอบที่ระดับความสูง 80 ถึง 200 ไมล์ (130 ถึง 320 กิโลเมตร) เหนือพื้นโลก[ 32 ]
อุโมงค์ V/STOL
อุโมงค์ V/STOLต้องการพื้นที่หน้าตัดขนาดใหญ่ แต่ใช้ความเร็วเพียงเล็กน้อย เนื่องจากกำลังแปรผันตามกำลังสามของความเร็ว กำลังที่ต้องการสำหรับการทำงานจึงน้อยลง ตัวอย่างของอุโมงค์ V/STOL คืออุโมงค์NASA Langley ขนาด 14 x 22 ฟุต (4.3 x 6.7 เมตร) [ 33 ]
อุโมงค์ที่มีการไหลเวียนของอากาศในแนวตั้ง


อุโมงค์ลมแนวตั้งมีส่วนทดสอบที่มีอากาศไหลขึ้นด้านบน ใช้การถ่ายภาพเพื่อบันทึกคุณลักษณะการหมุนขณะบินอิสระของแบบจำลองเครื่องบิน มีการติดตั้งตาข่ายไว้ด้านบนและด้านล่างของส่วนทดสอบเพื่อป้องกันไม่ให้แบบจำลองเคลื่อนที่สูงเกินไปและเพื่อรับแบบจำลองเมื่ออากาศหยุดไหล[ 34 ]
อุโมงค์ยานยนต์
อุโมงค์ลมสำหรับยานยนต์แบ่งออกเป็นสองประเภท:
- ซึ่งใช้ในการกำหนดค่าสัมประสิทธิ์ทางอากาศพลศาสตร์ของยานพาหนะ
- อุโมงค์ทดสอบสภาพอากาศที่ใช้ประเมินการทำงานของยานพาหนะภายใต้สภาวะแวดล้อมจำลองที่หลากหลาย รวมถึงความหนาวเย็นจัด หิมะ แรงกดจากแสงอาทิตย์ และความชื้น
การทดสอบอุโมงค์ลมของรถยนต์เริ่มขึ้นในช่วงทศวรรษ 1920 [ 35 ]โดยใช้รถยนต์เช่นRumpler TropfenwagenและChrysler Airflowในตอนแรกมีการทดสอบกับแบบจำลองขนาดเล็ก จากนั้นจึงสร้างอุโมงค์ลมขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อทดสอบรถยนต์ขนาดเต็มที่มีความสามารถในการวัดแรงต้านอากาศพลศาสตร์ ซึ่งช่วยให้สามารถปรับปรุงเพื่อลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงได้Wunibald Kammสร้างอุโมงค์ลมขนาดเต็มแห่งแรกสำหรับยานยนต์[ 36 ]
อุโมงค์แอโรอะคูสติก
อุโมงค์เหล่านี้ใช้ในการศึกษาเกี่ยวกับเสียงที่เกิดจากการไหลและการลดเสียงดังกล่าว
เอนทาลปีสูง
อุโมงค์ลมเอนทาลปีสูงมีจุดประสงค์เพื่อศึกษาการไหลของอากาศรอบวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่าความเร็วเสียงในท้องถิ่นมาก (ความเร็วเหนือเสียง ) " เอนทาลปี " คือพลังงานทั้งหมดของกระแสแก๊ส ซึ่งประกอบด้วยพลังงานภายในเนื่องจากอุณหภูมิ ผลคูณของความดันและปริมาตร และความเร็วของการไหล การจำลองเงื่อนไขของการบินเหนือเสียงต้องใช้ปริมาณอากาศร้อนที่มีความดันสูงและปริมาณมาก อ่างเก็บความร้อนที่มีความดันสูงและส่วนโค้งไฟฟ้าเป็นสองเทคนิคที่ใช้[ 37 ]
รางน้ำพลศาสตร์
หลักการทางอากาศพลศาสตร์ของอุโมงค์ลมใช้ได้กับเรือเช่นกัน เพียงแต่ว่าน้ำมีความหนืดมากกว่า จึงทำให้เกิดแรงกระทำต่อวัตถุที่ทดสอบมากกว่า โดย ทั่วไปแล้วจะใช้ รางน้ำ วน สำหรับการทดสอบพลศาสตร์ของน้ำใต้น้ำ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างของเหลวสองชนิดที่แตกต่างกันหมายความว่าการทดสอบในอุโมงค์ลมอย่างเดียวจึงมีความเกี่ยวข้องเพียงบางส่วนเท่านั้น อย่างไรก็ตาม การวิจัยในลักษณะเดียวกันนี้ก็ทำในถังลากจูงเช่น กัน
การทดสอบของเหลวขนาดใหญ่ด้วยความเร็วต่ำ
อากาศไม่ใช่สื่อทดสอบที่ดีที่สุดเสมอไปสำหรับการศึกษาหลักการทางอากาศพลศาสตร์ขนาดเล็ก เนื่องจากความเร็วของการไหลของอากาศและการเคลื่อนที่ของปีก การศึกษาปีกแมลงวันผลไม้ที่ออกแบบมาเพื่อทำความเข้าใจว่าปีกสร้างแรงยกได้อย่างไรนั้น ดำเนินการโดยใช้ถังน้ำมันแร่ขนาดใหญ่และปีกที่มีขนาดใหญ่กว่าขนาดจริง 100 เท่า เพื่อชะลอการกระพือปีกและทำให้ มองเห็นและเข้าใจ กระแสน้ำวนที่เกิดจากปีกแมลงได้ง่ายขึ้น[ 38 ]
อุโมงค์ลมเพื่อศึกษาสภาพแวดล้อม

การทดสอบอุโมงค์ลมใช้เพื่อกำหนดความเร็วลมรอบอาคารและสะพาน รวมถึงแรงลมที่กระทำต่ออาคารและสะพาน[ 39 ]
อุโมงค์ลมสิ่งแวดล้อมใช้เพื่อจำลองชั้นบรรยากาศขอบเขตในสภาวะที่มีลมแรงใกล้พื้นผิวโลก ลมใกล้พื้นดินมีความปั่นป่วนสูง[ 40 ]ในขณะที่อุโมงค์ลมสำหรับยานยนต์มีคุณสมบัติในการสร้างอากาศที่คงที่และเป็นเส้นตรงเข้าใกล้แบบจำลองทดสอบ อุโมงค์ลมสิ่งแวดล้อมจำเป็นต้องมีส่วนยอดแหลมตามด้วยลูกบาศก์ขนาดเล็กบนพื้นเพื่อให้ลมแสดงถึงชั้นบรรยากาศขอบเขตขณะที่เข้าใกล้วัตถุทดสอบ[ 41 ]ต้องทำความเข้าใจแรงที่เกิดจากลมบนอาคารสูงและสะพานเพื่อให้สามารถสร้างโดยใช้วัสดุก่อสร้างให้น้อยที่สุดในขณะที่ยังคงปลอดภัยในสภาพลมแรงมาก การประยุกต์ใช้ที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งสำหรับการจำลองอุโมงค์ลมชั้นบรรยากาศขอบเขตคือการทำความเข้าใจรูปแบบการกระจายตัวของก๊าซไอเสียสำหรับโรงพยาบาล ห้องปฏิบัติการ และแหล่งปล่อยมลพิษอื่นๆ ตัวอย่างอื่นๆ ของการประยุกต์ใช้อุโมงค์ลมชั้นบรรยากาศขอบเขต ได้แก่ การประเมินความสะดวกสบายของคนเดินเท้าและการพัดของหิมะ การจำลองอุโมงค์ลมได้รับการยอมรับว่าเป็นวิธีการช่วยในการออกแบบอาคารสีเขียวตัวอย่างเช่น การใช้แบบจำลองอุโมงค์ลมชั้นขอบเขต สามารถนำมาใช้เป็นคะแนนสะสมสำหรับ การรับรองมาตรฐาน Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) จากสภาอาคารสีเขียวแห่งสหรัฐอเมริกาได้
ดูเพิ่มเติม
- ดัชนีบทความด้านการบิน
- การออกแบบรถยนต์
- สติง (อุปกรณ์ติดตั้ง)
- สะพานทาโคมา นาร์โรว์ส (ค.ศ. 1950)เป็นสะพานแขวนแห่งแรกที่ได้รับการทดสอบในอุโมงค์ลม
- อุโมงค์น้ำคืออุโมงค์ลมที่เน้นด้านอุทกพลศาสตร์
- รายชื่ออุโมงค์ลม
อ่านเพิ่มเติม
- Jewel B. Barlow, William H. Rae, Jr., Allan Pope: การทดสอบอุโมงค์ลมความเร็วต่ำ (ฉบับที่ 3) ISBN 978-0-471-55774-6
ลิงก์ภายนอก
- Thierry Dubois (11 พฤษภาคม 2017). "อุโมงค์ลมมีอนาคตในยุคดิจิทัล ชาวยุโรปกล่าว" . Aviation Week & Space Technology . ด้วยเทคนิคการวัดที่ทันสมัย อุโมงค์ลมจึงยังคงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง
- ศูนย์ทดสอบอุโมงค์ลมจำลองสภาพภูมิอากาศ Rail Tec Arsenalสำหรับการทดสอบโครงสร้างทางรถไฟ การบิน ยานยนต์ และโครงสร้างทางเทคนิค
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ อุโมงค์ลม
อุโมงค์ลมคือ "อุปกรณ์สำหรับสร้างกระแสลมที่ควบคุมได้เพื่อทำการทดลองทางอากาศพลศาสตร์" การทดลองจะดำเนินการในส่วนทดสอบของอุโมงค์ลม...
การดำเนินการ
อุโมงค์ลมสร้างสภาพแวดล้อมกลางแจ้งภายในอาคารที่มีการควบคุมอุณหภูมิ ทำให้สามารถวัดแรงลมที่กระทำต่อวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ได้ในขณะที่วัตถุนั้นอยู่นิ่ง ซึ่งมีราคาถูกกว่าและสะดวกกว่าการวัดขณะที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่มาก
ต้นกำเนิด
ไอแซค นิวตัน (ค.ศ. 1642–1726) นักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษได้แสดงต้นแบบของอุโมงค์ลมสมัยใหม่ในข้อเสนอที่ 36/37 ของหนังสือ Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ของ เขา [ 3 ] [ 4 ]
การใช้งานอย่างแพร่หลาย
การใช้งานอุโมงค์ลมแพร่หลายมากขึ้นในภายหลัง เมื่อวิทยาศาสตร์ด้านอากาศพลศาสตร์และสาขาวิชาวิศวกรรมการบินได้รับการวางรากฐาน และการเดินทางทางอากาศและพลังงานทางอากาศได้รับการพัฒนาขึ้น