Návrh aerodynamických vah

Denis Kosík

Bachelor's thesis

Abstract:

V bakalářské práci je popsán postup při návrhu zařízení pro měření odporu a vztlaku v experimentální aerodynamice. Funkčnost aerodynamických vah je ověřena pomocí malého větrného tunelu a měření byla provedena na modelech, které mají v praxi v souvislosti s aerodynamikou největší zastoupení, tedy letecké profily. Práce je rozdělena na dvě části. Teoreticko-metodologická část definuje základní pojmy aerodynamiky, její zákony a veličiny a vrací se i do historie, kdy byly položeny pevné základy tohoto odvětví. Objasňuje, proč jsou pro stanovování odporových a vztlakových sil aerodynamické tunely tak důležité a jak v nich měření probíhají. V neposlední řadě předkládá teoretické poznatky ohledně aerodynamických vah, které jsou nezbytné k porozumění této problematiky a následnému představení vlastního konstrukčního řešení. Aplikační část popisuje parametry a pro jaký účel jsou váhy navrhovány, jak probíhala volba nejvhodnějšího řešení a jaký byl postup v realizaci zařízení. Prototyp dvoukomponentní váhy je zkonstruován metodou 3D tisku, provedlo se ověření jeho funkčnosti ve větrném tunelu na zvolených testovacích tělesech a získané hodnoty a poznatky jsou dále zpracovány a uvedeny. V závěru jsou vyzdvihnuty pozitiva vytvořených vah, ale také nedostatky, které byly v průběhu vypracovávání nalezeny a proto byly navrhnuté možné opatření k jejich řešení.

Abstract:

This Bachelor thesis describes a process of a device design that can measure drag and lift in experimental aerodynamics. Functionality of this force balance is verified by a small wind tunnel and these measurements were performed on models, that has largest presence in practice in the aerodynamic field, therefore airfoils. The thesis is divided into two parts. Theoretical-methodological defines basic concepts of aerodynamic, its laws and quantities and even goes back to times, where solid foundations of this field were laid. It clarifies why are wind tunnels so important for drag and lift forces determination and how are these forces measured. Last but not least, this part submits theoretical knowledge about force balances, which is necessary for understanding of this issue and then for creating the solution. Application part describes parameters and purpose of custom force balance, it says how the best approach was chosen, and what was the procedure of balance realization. Two component prototype was 3D printed, his function was verified in the wind tunnel and obtained values were further processed and stated. In the end the positives of chosen approach were highlighted, but also some problems occurred during this process, for this reason the possible solutions of these problems were suggested.

Keywords

aerodynamika, aerodynamická váha, aerodynamický tunel, aerodynamické síly, koeficient odporu a vztlaku, letecký profil, aerodynamics, aerodynamic force balance, aerodynamic tunnel, aerodynamic forces, drag and lift coefficient, airfoil

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 4. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 20. 6. 2022
• Supervisor: Ing. Jan Kolínský, Ph.D.
• Reader: Ing. Lukáš Manoch

Institute of Technology and Business in České Budějovice

Bachelor programme / field:
Mechanical Engineering / Mechanical Engineering