Brněnský aerodynamický tunel pro automobilky i lyžaře

Na Univerzitě obrany v Brně mají nový nízkorychlostní cirkulační aerodynamický tunel. Projekt na jeho výstavbu vznikl pod záštitou sdružení Energoklastr. Tunel bude sloužit jak vědeckému výzkumu univerzity a členům sdružení, tak i potřebám průmyslu. Tunel je v provozu od 5. 6. 2012.

Brněnský aerodynamický tunel se rozkládá na ploše více než 320 m² a jeho výška dosahuje více než 6 m nad základnou laboratoře. Jeho srdcem je jednostupňový axiální ventilátor s průměrem oběžného kola 2,8 m a výkonem 261 kW. Tato pohonná jednotka je dílem českého výrobce vzduchotechnických zařízení z Milevska, společnosti ZVVZ Machinery, a. s. Ventilátor umožňuje urychlit proud vzduchu v měřicí sekci na více než 150 km/h. Zajímavé jsou i rozměry měřicí sekce; ta má měnitelnou (?) výstupní dýzu s průtočnou plochou větší než 4 m².

Bohaté možnosti uplatnění

Letectví
V aerodynamickém tunelu se zejména testují modely letadel a také jejich částí. Výzkum výrazně pomáhá ve všech fázích návrhu, vývoje, ale i provozu letadel.

Automobilový průmysl
Analýzy proudění mohou významně pomoci snížit odpor a vztlak vozidel, zvýšit účinnost brzd, zvýšit efektivnost chlazení agregátů, simulovat proudění v motorovém prostoru, analyzovat proudění v prostoru cestujících, snižovat akustické znečištění vozu, ale také snižovat aerodynamický hluk vozidel. Velmi podstatný je také přínos tunelu v oblasti snižování emisí a spotřeby.

Zbrojní výroba
Nejvýznamnějšími oblastí aplikace aerodynamického tunelu je vývoj vojenských typů letadel a jejich částí, ale i slibně se rozvíjející oblasti bezpilotních prostředků. Při experimentálním modelování atmosférického proudění lze např. simulovat transport zdraví ohrožujících látek ovzduším v případě teroristických útoků, nebo v případě ekologických havárií.

Strojírenství
Testování v aerodynamickém tunelu představuje jednu z důležitých analýz při vývoji ventilátorů, vrtulí, ale i např. chladicí techniky. Velice zajímavá je i oblast kolejových vozidel, kde lze zkoumat vnější aerodynamiku souprav jako celku a její dílčí detaily – chlazení brzd nebo dynamický účinek míjení protijedoucích vlakových souprav. Aerodynamického tunelu lze samozřejmě úspěšně použít také při vývoji lodních dílů pro analýzu proudění kolem plachet a palubních nástaveb.

Energetika
Je zřejmé, že návrhy větrných elektráren přímo souvisejí s aerodynamikou. Avšak předmětem výzkumu v aerodynamických tunelech je i efektivnost předpokládané instalace větrných polí pro danou geografickou oblast. Také při návrhu a konstrukci slunečních elektráren může aerodynamický tunel zohlednit účinky větru.

Stavební průmysl
Tunel najde uplatnění při modelování atmosférického proudění v krajině a v městské zástavbě, při analýze odolnosti výškových budov a mostů proti účinkům větru, při posuzování vlivu větru na urbanistické řešení staveb, ale i třeba při určení větrného komfortu pro obyvatele.

Ekologie
Analýzy v aerodynamickém tunelu pomáhají při simulaci transportu znečišťujících látek ovzduším či při hodnocení hlukového zatížení okolí větrných elektráren nebo oblastí s vysokou hustotou automobilové dopravy. Poskytují také informace pro hodnocení dopadu ekologických havárií na jejich okolí.

Sport
Aerodynamický tunel se využívá ke snížení aerodynamického odporu při cyklistice, bruslení, jízdě po ledě či lyžování. Netradiční aplikací může být i testování nových materiálů pro výrobu stanů nebo oblečení.

Podmínka úspěchu

Jedním z hlavních požadavků, který si realizační tým stanovil, bylo vybudovat moderní laboratoř nízkorychlostní experimentální aerodynamiky a podpořit výchovu mladých vědecko‑výzkumných pracovníků z řad studentů i ostatních zájemců o tento obor. Laboratoř bude umožňovat – na základě skutečných měření – ověřovat parametry stávajících i nově vyvíjených zařízení spadajících do nejrůznějších průmyslových oblastí. Předpokládá se velmi úzká spolupráce nejen s Univerzitou obrany, brněnskými univerzitami, ale i se zájemci z ostatních regionů.

---

Z historie aerodynamických tunelů

Vznik aerodynamických tunelů byl od samého počátku úzce spjat s vývojem letadel. První experimentální měření v dané oblasti výrazně přispěla k pochopení základních zákonitostí aerodynamiky, jako jsou např. vznik vztlaku, odpor těles, řiditelnost. Výsledky bylo možné prakticky aplikovat v praxi a pomohly při prvním úspěšném řízeném letu bratří Wrightů v roce 1903. Od té doby vznikla celá řada specifických typů aerodynamických tunelů navrhovaných a budovaných s ohledem na požadované parametry, aplikace a velikosti zkoumaných těles, jako např. nízkorychlostní, vysokorychlostní, klimatické atp. Jejich základní principy však zůstávají stále stejné.

V České republice, v Praze Letňanech byl v roce 1922 založen Vzduchoplavecký studijní ústav ministerstva obrany. Tento ústav, dnes zvaný Výzkumný a zkušební letecký ústav a.s., se již od počátku zaměřil na aerodynamiku a pevnostní výpočty letadel. Vznik aerodynamických tunelů pro experimentální ověřování poznatků na sebe nedal dlouho čekat. V současnosti ústav disponuje třemi různými aerodynamickými tunely pro nízkorychlostní oblast měření s rozměry měřícího prostoru o průměru 0,6 m, 1,8 m a 3,0 m a se třemi tunely s přerušovaným chodem pro vysokorychlostní aerodynamiku s rozměry měřících prostorů od 0,12 m × 0,12 m do 0,9 m × 0,6 m.

Výstavba aerodynamických tunelů byla, je a vždy bude časově a finančně velmi nákladná záležitost. Kromě lokálních aktivit jednotlivců z řad pedagogických pracovníků při univerzitách, kteří zajistili stavbu menších školních tunelů, se již další výzkumný aerodynamický tunel větších rozměrů v ČR neinstaloval.