DYNAMO
64
03
21
D T U
27
Vindtunneler, sæbebobler og lynhurtige kameraer Mariann e Vang Ry de
Mikal S chlo sse r
T
urbulenslaboratoriet består af to testrum og et kontrolrum, hvorfra forsøgene styres, og hvor de mange data samles. I det ene testrum skal hvirvelbevægelserne måles på stor skala. Der pustes luft (en jet) ud gennem en dyse, som sørger for, at strømningen er jævn (laminar) og har samme hastighed over hele åbningen. Samtidig sørger en sæbeboblegenerator for at sende en byge af 15 mikrometer store bobler ind i jetten, hvor de spredes som røg. Boblerne belyses med laser, og fire højhastighedskameraer dokumenterer, hvordan lyset spredes. De turbulente bevægelser deles op i bølger, fordi de kan beskrives mate matisk. Det er ligesom et puslespil: Når man kender alle bølger, kan man sætte dem sammen til en jet, og det kan relateres til Navier-Stokes-ligninger, der beskriver bølgebevægelsen. Fra hvirvler til varme I det andet testrum skal turbulensen studeres på de mindste relevante skalaer, så man kan blive klogere på, hvordan hvirvlerne udveksler energi og til sidst bliver omdannet til (friktions) varme. Her sendes laserlyset ind på oliedråber, som er 1 mikrometer store. De spreder mindre lys end sæbebob lerne, men følger også luftstrømmen bedre, så man kan måle den såkaldte
I det nye turbulensforsknings-laboratorium på DTU Mekanik vil turbulens blive udforsket gennem en stærk kobling mellem teori, eksperimenter og computersimulationer. dissipation, dvs. hvor meget bevægel sesenergi der går over i varme, og hvor hurtigt det sker. Dissipationen er meget vanskelig at måle, men er samtidig en central para meter i alle turbulensmodeller, som bruges på universiteter og i industrien. Med den klassiske turbulensteori for udsiger forskerne, hvad dissipationen vil være, idet de antager, at de små og mellemstore skalaer er i ligevægt. Men samtidig er der en mistanke om, at uligevægt har en betydende påvirk ning netop på dissipationen, og hvis Claras team så også kan måle den, vil
de kunne udlede nye parametre, som videnskaben og industrien kan bruge i deres computersimulationer. Højhastighedskameraer Begge forsøg foregår i en slags vind tunnel, som luften cirkulerer i. Høj hastighedskameraerne kan optage ca. 6.600 billeder i løbet af 7,8 sekunder for målingerne på stor skala og 250.000 billeder i løbet af 15 sekunder for målingerne på de mindste relevante skalaer. Med fem forsøg om dagen og to parallelle forsøgsopstillinger bliver det til en anseelig mængde ekstremt detaljerede billeder, som skal overføres til computeren. Det tager en time pr. måling, så det er altså langt den mest tidkrævende del af forsøget. Og når dataene er overført, følger en omfat tende analyseproces. Så der bliver helt sikkert brug for de fem år, der fore løbig er afsat til projektet. l a ra Vel t e, l e k to r, DT U M e ka n i k , C c mve@ d t u . d k
Med en opstilling af kameraer, der kan optage i høj opløs ning, kan forskerne følge mikroskopiske sæbebobler, der oplyses af grøn laserlys.
