골판지와 Lasko 박스 팬으로 만든 풍동 -- 여동생이 여름 캠프에서 원하지도 않고 사용하지도 않을 팬을 가져왔다. 그래서 보통 사람들이 그러듯이, 나는 풍동을 만들었다.
각 단계는 다음과 같은 방식으로 구성되어 있습니다:
[
1) 1단계
2) 2단계... (이 부분들은 읽어야 함)
문단으로 나눈 단계 설명 + 근거 + 기타 정보. (이 부분들은 읽지 않아도 됨)
]
골판지
박스 팬
테이프/접착제
빨대
종이, 레고 (또는 테스트에 사용하고 싶은 것)
소형 주방 저울
1) 온라인에서 풍동에 대해 조사한다. NASA, 다른 Instructables 게시물, Wikipedia가 좋은 자료다.
2) 사용할 수 있거나, 이용할 수 있거나, 구매해야 하는 자원 등을 고려한다. 프로젝트에 얼마나 많은 노력과 시간을 들일지도 생각한다.
3) 설계한다! (배운 이론과 자신의 제약 조건을 고려하여.) 인터넷에서 설계를 가져와도 되고(예: 여기에서), 수정하거나 직접 만들어도 된다!
대부분의 풍동은 몇 가지 주요 구간/구성 요소로 이루어진다. 1) 입구, 2) 정류기, 3) 시험 구간, 4) 디퓨저, 5) 팬. 더 매끄러운 흐름을 위해 뒤쪽(디퓨저 뒤)에서 공기를 끌어당기는 팬을 사용한다. 하지만 재료가 부족했기 때문에 내 설계는 수정해야 했다.
그림에 나온 최종 설계는 1) 팬, 2) 수축 구간, 3) 유동 정류기, 4) 시험 구간이었다.
우선 시험 구간을 직접 볼 수 있도록 Lexan 같은 투명한 재료가 부족했다. 그래서 시험 구간에 직접 접근할 수 있는 설계를 만들어야 했다. 이 때문에 디퓨저를 제거하고 팬을 앞쪽으로 옮겼다. 둘 다 보통은 중요하지만, 유동 정류기만큼 중요하지는 않았다. 또한 내가 사용한 빨대는 지름에 비해 길었기 때문에 팬을 옮겨서 생기는 유동의 매끄러움 문제는 대부분 완화될 것이었다.
1) 빨대 17개씩 묶은 시트 17장을 테이프로 붙여 만들었다. 시트의 크기와 치수를 일정하게 유지하기 위해 책을 사용했다. 개수를 주의해서 세어야 한다.
2) 시트들을 서로 겹쳐 쌓았다. 모든 시트를 테이프로 붙여 17×17 격자를 만들었다. 빨대의 자연스러운 홈을 이용해 왼쪽-오른쪽-왼쪽-오른쪽 패턴으로 구성했다. 이 때문에 정류기는 폭보다 길이가 짧아진다.
3) 정렬된 빨대 묶음의 치수를 측정했다.
4) 이 치수를 이용해 빨대 묶음에 바로 연결할 골판지 시험 구간을 만들었다. 골판지 부분은 빨대를 너무 찌그러뜨리지 않으면서 빨대 주위를 꼭 맞게 감싸야 한다.
5) 사진에는 보이지 않지만 시험 구간의 윗부분을 덮었다. 시험 구간 전체에서 층류를 일정하게 유지하려면 이것이 매우 중요하다.
6) 각 구간을 테이프로 붙이거나 접착했다.
빨대 300개들이 한 묶음이 있었다. 300보다 작은 가장 가까운 제곱수는 17^2 = 289였기 때문에 빨대 17×17 격자를 만들기로 했다. 빨대 층을 일정하게 유지하기 위해 책을 사용했고, 한 번에 하나씩 만들었다. 모든 층을 만든 뒤 각 층을 테이프로 붙였다. 빨대의 자연스러운 홈을 이용해 왼쪽-오른쪽-왼쪽-오른쪽 패턴으로 구성했다. 이 때문에 정류기는 폭보다 길이가 짧아진다.
1) 유동 정류기를 높였다.
2) 골판지를 측정하고 절단선을 스케치한 다음, 대칭인 위쪽/아래쪽 조각 2개를 만들었다. 골판지가 충분하다면 4개를 만드는 것을 권한다. 그러면 다음 단계를 건너뛸 수 있다.
3) 남아 있던 약간의 골판지와 색인 카드를 이용해 나머지 두 면을 만들었다.
4) 모든 것을 테이프로 붙인다. 틈이 남지 않도록 주의한다.
수축 구간은 유동 정류기 바로 위에 만들었다.
먼저 책과 플라스틱 통을 함께 사용해 유동 정류기를 높였다. 그런 다음 골판지를 측정하고 잘라 위쪽과 아래쪽에 사용할 대칭인 면 2개를 만들었다. 안타깝게도 4개 면을 만들 만큼 골판지가 충분하지 않았기 때문에, 골판지로 덮을 수 없는 부분은 색인 카드로 덮었다.
수축 구간의 목적은 팬이 끌어들인 모든 공기를 풍동 안으로 유도하는 것이다. 다만 유동을 수축시키면 Bernoulli 방정식에 따라 유동의 압력과 속도가 변한다는 점에 유의해야 한다.
1) 박스 팬을 제자리에 놓았다. 팬이 완전히 똑바로 약 90도 각도를 유지하도록 끈을 사용했다. 그렇지 않으면 팬이 약간 위쪽으로 기울어졌다.
2) 구조물이 처지거나 고르지 않게 되는 것을 막기 위해 추가 지지대를 설치했다.
3) 지지대의 높이를 같게 맞추기 위해 서로 다른 책, 잡지 등을 사용해 지지대를 조정했다.
이 단계는 앞의 몇 단계와 함께 진행할 수 있다. 실제로 구조적으로는 그렇게 하는 편이 더 좋을 수도 있다.
1) 색인 카드를 사용해 수축 구간의 틈을 모두 덮었다. 예를 들어 박스 팬 모서리 옆의 공간을 덮었다.
2) 다음 단계에 나온 것처럼 정보 표시창이 뒤쪽을 향하도록 소형 주방 저울을 시험 구간 안에 놓았다.
풍동에서 실험이나 프로젝트를 진행하기 전에 풍동 안에서 팬을 시험했다. 그 결과 모든 틈에서 많은 공기가 빠져나가는 것을 확인했다.
1) 테스트할 것을 만들거나 가져온다. 나는 다운포스를 발생시키기 위해 큰 램프를 사용했다.
2) 테스트 물체를 저울 위에 놓은 다음, 저울이 0을 표시하도록 영점 조정한다.
3) 팬을 작동시킨다! 1단계에서는 약 0.9그램, 2단계에서는 1.9그램, 3단계에서는 3.3그램을 얻었다.
저울이 0을 표시한다면 테스트 물체의 양력/다운포스 표면적을 늘려 보자. 힘이 충분히 발생하지 않아 저울을 작동시킬 만큼의 힘이 되지 않을 수 있다. 내 레고 물체의 뒤쪽에 색인 카드를 붙인 이유도 이것이다.
앞으로 Lexan을 구하거나 다른 재료를 사용해 시험 구간을 완전히 밀폐할 수 있게 만들고 싶다. 그런 다음 1) 팬과 시험 구간의 방향을 뒤집어 수축 구간을 디퓨저로 바꾸고, 2) 입구 구간을 만들 것이다.
또한 주방 저울을 보완하기 위해 드라이아이스 증기 같은 가시화 유체를 추가할 것이다.
지금은 여기까지다. 재미있는 프로젝트였고, 비용도 매우 저렴했다. 구매해야 했던 것은 약 9달러짜리 버블티 빨대 300개뿐이었다.
모두 고마워요!
원문: https://www.instructables.com/Re-used-Parts-Wind-Tunnel/
https://www.instructables.com/Re-used-Parts-Wind-Tunnel/