Project Description

Jeg har altid interesseret mig rigtig meget for aerodynamik siden jeg var en lille dreng sad og så Formel 1 tilbage i slut 80’erne med min gode ven Philip.
Da jeg så var et besøg ude på DTU og så deres vindtunnel, så tænke jeg at det egentlig ikke ville være så kompliceret igen at lave. Men siger jo at enhver bilproducent og formel 1 team med respekt for sig selv, har en vindtunnel. Derfor tænkte jeg at det samme måtte gøre sig gældende for en kreativ nørd, og dermed var mit vindtunnel projekt født.

Vindtunnel01

Jeg har først og fremmest brug for en motor. Til dette formål havde jeg en gammel 300watts 230 volts Nilfisk støvsuger motor liggende. Det ville helt klart være bedre med en motor med nogle flere Watt, men det har jeg nu ikke, så indtil videre, så må denne blive brugt.

Vindtunnel02

Så er motoren klar, og den er blevet monteret med en 36 cm modelfly propel.

Vindtunnel03

Så skal jeg have lavet et ”hus” som propellen kan arbejde inde i. Da jeg gerne vil have den til at fungere via sug, altså skabe vacuum, så skal jeg have lavet et hus som slutter helt tæt om propellen, så der kun er ca. 1 cm luft fra propellens spids til kanten. Hvis dette ”hul” bliver for stort, trækker den bare falsk luft ind, og det koster i effektivitet.

Vindtunnel04

Så er huset lavet. Da motoren skal monteres på et stativ på husets ydervæg, skal det være stærkt. Derfor bruger jeg krydsfiner til dette, og inde i, bruger jeg bøjeligt MDF, da det både er glat i overfladen, men samtidig kan give mig en helt rund og stærk cirkel indeni. I dette tilfælde bruger jeg både et indre og ydre lag af bøjeligt MDF, og det lag man kan se her er det ydre lag.

Vindtunnel05

Så er det indre lag MDF blevet limet på, og som man kan se sidder det modsat af det andet.

Vindtunnel06

Jeg vil jo gerne skabe et vacuum, eftersom det vil accelerere den luft som kommer igennem denne vindtunnel. Hvis man laver et direkte udsug, så kræver det godt nok en mindre propel, men en meget stærkere motor. Derfor laver jeg en tragt som kan skabe denne vacuum effekt.

Vindtunnel07

Så er tragten lavet. Indgangshullet til tunnelen er ca. 15 x 15 cm. Det giver et areal på 225 cm3, mens den runde åbning er på en diameter på ca. 38 cm, hvilket giver et areal på 1133 cm3. Det giver et størrelsesforhold på ca. 1:5. Man kunne sagtens lave det større, men det vil ikke altid give en bedre effekt, eftersom det kræver flere kræfter at trække, og det er ikke altid en motor kan levere det. Samtidig skal denne vindtunnel ikke være større end man kan transportere den en mand, samt den skal kunne bruges til test af bilmodeller i størrelsen 1:18, 1:24 & 1:32. Derfor regnede jeg ud, at tunnelrøret skulle være 15×15 cm

Vindtunnel08

Så har jeg lavet nogle indre forstærkninger, som igen også hjælper i forhold til ikke at skabe for meget turbulens inde i huset.

Vindtunnel09

Så har jeg lavet en ramme, og læg mærke til der er skæve vinkler inde i. Denne bruges til at montere tragten på huset. Fordi den har skæve vinkler, så holder den tragten fast. Havde den lige vinkler, så ville tragten flade af.

Vindtunnel10

Så er tragten monteret på huset, og sidder godt fast. Det er nødvendigt, eftersom der kommer mange vibrationer i huset når motoren kører.

Vindtunnel11

Så er tragten monteret på huset, og sidder godt fast. Det er nødvendigt, eftersom der kommer mange vibrationer i huset når motoren kører.

Vindtunnel12

Så er siddebeklædningen kommet på. Det giver både et pænere udseende, men også forstærkning af huset.

Vindtunnel13

Nu skal jeg så til at lave holderen til motoren. Denne holder svejser jeg i stål, så jeg får noget der kan holde til de kræfter som motoren laver, samt har så ligge en aerodynamisk påvirkning på den luft som bliver suget ud. Derfor bruger jeg ikke rør, men fladjern.

Vindtunnel14

Så er selve holderen til motoren lavet. Nu mangler kun resten til at kunne montere det på huset.

Vindtunnel15

Som man kan se, er giver dette både en stærk konstruktion, men også den mindst mulige påvirkning af den luft som kommer ud.

Vindtunnel16

Så er holderen til motoren helt færdig, og den bliver monteret med sammenlagt 8 skruer til huset.

Vindtunnel17

Så har den lige fået et lag zinkgrunder, for at forbygge der skulle komme rust i jernet. Selvom den kommer til at stå indenfor, skal den jo kunne tages med til andre steder, ellers beskyttes jernet ikke, og risikere man bare at der kommer rust og malingen bobler op.

Vindtunnel19

To lag sort maling, og så er den klar til brug. Motoren på plads og klar til første test, og indtil videre suger den ganske fint, og larmer som bare pokker. Det er jo altid et godt tegn :o)

Vindtunnel20

Nu skal jeg så til at lave selve tunnelrøret. Bunden som er vist her, bliver lavet i 5mm aluminium, og sidderne vil så blive lavet i 5mm plexiglas.

Vindtunnel21

Denne bund er ca. 95 cm lang, og grunden til jeg bruger aluminium og plexiglas, er at jeg skal have noget med så glatte overflader som muligt, for at påvirke den luft som kommer igennem mindst muligt.

Vindtunnel22

Så har jeg fået fat på nogle aluminiums vinkelprofiler. Disse vil jeg bruge til at sætte plexiglasset og alupladen sammen med. Det giver også en god styrke. Til dette formål bruger jeg kontaktlim, da det er rigeligt stærkt og nemt at bruge til formålet.

Vindtunnel23

Så har jeg lavet et lille hul i bunden. Igennem dette hul skal de emner som skal vindtestes sidde i en connector.

Vindtunnel24

Så er tunnelrøret færdig, og det er blevet ganske stærkt og med godt udsyn indeni.

Vindtunnel25

Så skal jeg have fundet ud af hvilken højde tunnelrøret skal sidde i. Dnnte højde skal jeg bruge i forhold til de krydsfiner plader som skal holde det.

Vindtunnel26

Så er holderne til tunnelrøret lavet. Røret kommer til at hvile på disse, men bliver til sidst limet fast til dem.

Vindtunnel27

Så er holderne monteret på bundpladen, og står vinkelrette, og tunnelrøret er klar til at blive fastgjort til tragten.

Vindtunnel28

Så har jeg lavet fire stk. alu profiler og sat på ydersiden af tragten, for at styrke den. Har skåret sidderne på tragten så de ikke kan falde ind, men hviler på hinanden, men for en sikkerheds skyld har jeg sat det på. Så er der også en sammenhæng i designet.

Vindtunnel29

Sådan ser det så ud. Helt præcis overgang fra røret til tragten kan man dog ikke lave, men det er tæt nok på. Det er jo ikke et stil og design objekt det her, men et funktionelt objekt.

Vindtunnel30

Så skal der laves en lille tragt ud til foran. Det er mere hvis der på et tidspunkt skal et luftfilter op, så er det vigtigt man ikke bare sætter den direkte på røret, men spreder arealet ud. Ellers går det ud over hastigheden inde i tunnelrøret.

Vindtunnel31

Så er selve vindtunnelen færdig.

Vindtunnel32

…og sådan ser den så ud fra den anden side af.

Vindtunnel33

For lige at teste hastigheden inden i, satte jeg en lille generator op derinde, og aflæste hvor mange volt den kunne levere. Havde ikke en rigtig vindmåler til rådighed, så lavede lige min egen udgave. Tog så på min MC, og lavede samme målinger ved 20, 40, 60, 80, 100 & 120 km/t, hvor den var monteret 20 cm oven på min hjelm, og ud fra disse målinger kom jeg frem til, at hastigheden inde i tunnelen var ca. 65 km/t. Lidt skuffende, da jeg i første omgang gik efter mindst 100 km/t, men med en 300 watts motor var det nok lidt for optimistisk. Men kan jeg få fat på en 1200-2000 watts støvsugermotor, ser det ganske realistisk ud. Men jeg kan stadig uden problemer lave aerodynamiske tests med 65 km/t så indtil videre går det an.

Vindtunnel34

Her et billede som viser den lavede 5.1 volt.

IF

Så skal jeg til at lave enheden som kan måle aerodynamikken på forskellige emner. På DTU havde de en dyr kraftmåler til formålet, og man kan da også for omkring 2000kr købe en som passer til Vernier eller Pasco målere, men vil gerne lave dette så low budget som muligt. Så blev enig om at lave det med en køkkenvægt i stedet, og så bruge gram som enhed for vindmodstanden på forskellige emner. Selve emnerne skal sidde på en stang som sidde fast i bunden, men kan bevæge sig fra side til side.

IF

Til at holde emnerne på DTU, brugte man et gevind på kraftmåleren, men så skulle man montere geving i alle de figurer man skulle teste. Jeg ville gerne have et nemmer e og billigere løsning. Derfor kikkede jeg på Lego verdenen, og fandt frem til en god og billig connector som skulle bruges til det samme. Samtidig ville jeg med at bruge denne dobbeltconnector, sørger for at emnerne i tunnelen sidder godt fast, kan tages nemt af, samt ikke drejer rundt derinde.

IF

Sådan ser armen så ud med en prøve klods monteret i toppen, og det fungerede fint efter første forsøg. Tingene sad godt fast og var slet ikke i nærheden af at ryge af inde i tunnelen.

IF

Sådan ser armen så ud med en prøve klods monteret i toppen, og det fungerede fint efter første forsøg. Tingene sad godt fast og var slet ikke i nærheden af at ryge af inde i tunnelen.

IF

Så er holderen til stangen lavet, og de skal sidde på siden af krydsfinerpladen i bunden.

IF

Som man kan se, så passer det ganske fint sammen.

IF

For at undgå at stangen bliver skæv f.eks. under transport, har jeg lavet disse forstærkere på den.

IF

Nu skal jeg så bruge en tværgående stang, som skal afbalanceres, sådan at vægten i stangen til emnerne er næsten helt neutral.

IF

Denne stang er så den som skal presse ind på vægten, men skal også kunne bruges til aflæsning af downforce og opdrift.

IF

Så er den klar til afmåling af vindmodstand. Men da den også skal kunne bruges til opdrift og downforce målinger, er jeg nød til at have endnu en holder.

IF

Den er så lavet sådan her, og en langt stang skal holde selve hovedstangen på plads.

IF

Sådan ser det så ud. Hvordan den fungere skal jeg nok komme tilbage til.

IF

Den sorte connector er så den klods som skal bruges til at fastsætte alle emner som skal testes. De grå klodser, kommer tilsammen til at udgøre den base som emnerne skal sættes i, som så sidder på undersiden af tunnelen, og som sidder på stangen som skal måle tryk.

IF

Sådan kommer det så til at se ud.

IF

Her er låsen så lavet, som man skal bruge til test af downforce og opdrift.

IF

Sådan kommer det så til at se ud og fungere. Stangen som går igennem, er lavet så den ikke kan falde af, men låser.

IF

Så kom vi til de første test af vindtunnelen, og den var rimelig præcis, men manglede lige den sidste præsision. Vindtunnelen fungerer ved, at vinden trækker i emnet inde i tunnelen. Emnet bliver trukket bagtil og det vil så kunne aflæses på vægten. Problemet var bare, at vægten ikke var helt præcis når den stod lodret, samt at pinden godt nok bevægede sig hen mod vægten, men også lidt nedad, og det gav nogle upræcise målinger.

IF

Så løsningen blev en anden. Vægt blev sat ned, og stangen blev ændret til en 95 grader vinkel, og hviler nu på vægten. Denne løsningen viste sig at være 99 % præcis, og jeg får nu det samme resultat hver gang. De små variationer i form af 1 gram der kommer, skyldes mere det er en billig vægt jeg bruger. Ulempen er dog, at trykket på vægten kun er 2/3 af, hvad den var da vægten stod lodret. Men nu kan man stole fuldstændigt på resultaterne. Når jeg en dag får en stærkere motor, og kommer over 100 km/t i tunnelrøret, så vil vægten også blive meget større og så er problemet løst.

IF

Sådan ser det så ud, og for at være helt sikker på den var præcis, lavede jeg lige nogle test med Legoklodser at teste hvor præcis den var.

Vindtunnel54

…og her kan man se resultaterne. Man må sige den er meget præcis og giver nogle resultater helt som ventet.

IF

Min ven Philip og jeg blev enige om at denne vindtunnel skulle have et navn så vi altid vidste hvad vi talte om. Alt lige fra luftige Lotte til Vacuum Viola var oppe og vende, men det blev Philips ide med Vacuum Viola som blev vedtaget. Dette skal selvfølgelig stå på siden med stort. Derfor har jeg i Photoshop lavet det, printet det ud på pap, og skåret det ud med en hobbykniv.

IF

Så er det blevet sprayet på med sort, men ubehandlet træ jo suger lidt, så vil jeg også lægge et fint sort lag ud over bagefter, for at give det et passende udseende

IF

Så har det fået en svag omgang sort igen bagefter og synes det er blevet ganske fint. Det skal jo ikke ligne en million, men bare være sådan lidt for sjov.

IF

Så har holderen fået en omgang zinkgrunder og to lag sort spraymaling.

IF

Jeg har så valgt at sætte en gulvkontakt på. Det gør det nemmere at starte og stoppe maskinen hurtigt.

IF

Sådan ser hun så ud, helt færdig. På et tidspunkt skal der måske et gitter på, specielt hvis der kommer en kraftigere motor på, men ellers er det ikke nødvendigt lige PT.

IF

Sådan ser den så ud fra siden.

IF

Sådan ser hun så ud forfra. Der vil der komme et gitter op i fronten, når jeg finder et der er passende til formålet.

Vindtunnel62a

Her på de næste par billeder, vil jeg prøve og vise hvordan denne vindtunnel kan bruges til at måle både vindmodstand, opdrift og downforce. Til måling af vindmodstand, fungerer den ved, som jeg tidligere har beskrevet, at stangen bliver trukket bagud af vinden, da vinden trækker i emnet. Men fordi at akslen sidder lige under emnet, bliver enden af stangen presset nedad henne ved vægten. Så det er meget vigtigt, hvor man placere en akse, i forhold til hvad man vil måde. Så på den måde får man en positiv måling i gram på vægten.

Vindtunnel62b

Hvis man vil lave en måling af downforce på f.eks. en spoiler, så monterer man den på holderen ligesom alt andet. Men man løsner skruerne, og sætter stangen igennem over i den anden mulige akse. Det gør at stangen under spoileren kan bevæge sig nedad, men ikke trækkes bagud ligesom den kan ved måling af vindmodstand. Derved får man en aflæsning i gram, omkring hvor stort et tryk der er på stangen, som forplantes ned i vægten, og man får et positivt tal.

Vindtunnel62c

Hvis man vil måde opdrift, så bruger man samme opstilling som med downforce. Man monterer den f.eks. vinge man vil teste, og så kan man lægge noget vægt inde i det rør som hviler på vægten. Denne vægt skal passe nogenlunde til vægten af vingen, helt lidt over. Når man vinden passere forbi, vil den løfte op i stangen, og vægten vil lettes for vægt, og giver et negativt tal, som så er den opdrift vingen skaber. Der er derfor der skal være lidt vægt på. For når stangen og lodder i stangen ligger på vægten, så vejer det f.eks. 30 gram, og så nulstiller man den. Så vil opdriften være inden for dette rum. Løfter stangen sig, så skal man have noget mere vægt på, og så nulstille den igen. Det lyder måske lidt indviklet, men har fungeret fint.

Vindtunnel63

Så har jeg så købt nogle 1:32 modelbiler, som alle så skal en tur igennem Vacuum Viola.

Vindtunnel64

Her har jeg lavet et screenshot forfra og fra siden, så man kan se hvordan de forskellige biler ser ud. Jeg har så sat dem op efter hvordan de scorede i testen, efter mest aerodynamisk øverst. Personligt troede jeg det ville være Nissan 350Z der var mest aerodynamisk, og Hummer H3 mindst. Fik kun ret i det sidste.

IF

Jeg har så boret to stk. 4.5mm huller i hver model, og limet en Lego connector fast med epoxylim. De har så ligget en dags tid så limen er hærdet. Det er vigtigt disse connectore sidder helt fast, og ikke kan bevæges lidt. Er der lidt slør i dem, så påvirker det resultatet og går målingen upræcis.

IF

Sådan ser det så ud, når en bil i størrelse 1:32 sidder inde i tunnelen. Har også i testperioden prøvet med en 1:18 Mercedes SLK, og den kan også sagtens være derinde. Men nu til test af bilerne. De næste par billeder vil vise hvilken model det er, samt hvor meget modstand de gav på vægten. Jo højere vægt, jo højere vindmodstand.

Vindtunnel67

Her er resultaterne af testen. Som man kan se, så lyder de jo ikke. Der er rimelig tæt løb mellem dem i toppen, mens Hummeren skiller sig ud i bunden. Da de jo alle er lavet i størrelsesforhold 1:32, så passer det jo meget fint. Mercedes SL500 som faktisk er en meget aerodynamisk bil, score ringe, pga. det er den eneste cabriolet. Det er et velkendt fænomen, at der opstår meget turbulens på cabriolet’er, og det koster hvad angår aerodynamik.