Posiadamy bogate i różnorodne zaplecze laboratoryjne i wiele lat doświadczenia w prowadzeniu pomiarów naukowych i przemysłowych. Pozwala nam to prowadzić pomiary w sposób zgodny ze sztuką metrologii oraz światowymi standardami naukowymi i przemysłowymi.

Rdzeń prowadzonych działań to nasze cztery tunele aerodynamiczne.

• Tunel transoniczny (próżniowy o otwartej pętli, do 20 sekund stabilnego przepływu przy liczbie Macha Ma = 2.5 i gardle 100 x 100 mm).
• Tunel transoniczny palisadowy (komora palisadowa o szerokości 100 mm i średnicy 600 mm, nasz nowy nabytek, aktualnie trwa uruchamianie).
• Tunel poddźwiękowy o dużym przekroju i niskiej turbulencji (praca ciągła, komora pomiarowa 460 x 600 mm, prędkość do 90 m/s, poziom turbulencji: Tu < 0.08%)
• Tunel poddźwiękowy, umożliwiający badanie całych turbin wiatrowych o komorze 2 x 2 m (praca ciągła, prędkość do 40 m/s, przekrój komory pomiarowej 4 m²).
  Wszystkie z pełnym otoczeniem pomiarowym, w ciągłym ruchu.

Gdyby zainteresował Cię, miły Czytelniku, któryś z naszych tuneli, to prosimy o kontakt. Chętnie opowiemy i pokażemy więcej szczegółów.

Tunel transoniczny
Zbudowany na przełomie lat osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych dwudziestego wieku. Uruchomiony w latach dziewięćdziesiątych przez świeżo upieczonego absolwenta Politechniki Gdańskiej, dziś szefa naszego zakładu, należącego do zaszczytnego grona 2% najbardziej wpływowych naukowców świata według rankingu Uniwersytetu Stanforda. Od tego czasu w ciągłym użyciu, stale doposażany i otaczany troską. Dziś bardzo nowoczesny, umożliwia pomiary o jakości akceptowanej przez wysoko punktowane czasopisma oraz wymagających partnerów przemysłowych takich jak Rolls-Royce, Airbus, Dassault Aviation, z którymi współpracujemy od wielu lat.
Jest to podciśnieniowy tunel o otwartej pętli typu Eiffla pracujący w reżimie przerywanym; schemat funkcjonalny przedstawia Rysunek 1.

Rysunek 1 Schemat tunelu transonicznego

Część wykorzystywana do pomiarów znajduje się w pomieszczeniu laboratoryjnym. Rurociąg rozciąga się przez cały budynek i kończy z jednej strony w atmosferze, a z drugiej w zbiornikach próżniowych; ilustruje to Rysunek 2.

Rysunek 2 Położenie sekcji pomiarowej

Rzeczywisty wygląd sekcji pomiarowej w pomieszczeniu laboratorium przedstawia Rysunek 3.

Rysunek 3 Sekcja pomiarowa tunelu transonicznego

Tunel jest przygotowany do łatwej wymiany sekcji, stosownie do potrzebnych parametrów przepływu i wielkości badanego obiektu, dobieramy przekrój poprzeczny i długość sekcji.

Transoniczny palisadowy tunel pomiarowy
Nasz najnowszy nabytek, jeszcze w fazie uruchamiania. Został zaprojektowany i wykonany w ramach działań własnych. Projekt przedstawia Rysunek 4.

Rysunek 4 Transoniczna palisadowa sekcja pomiarowa

Całość została zaprojektowana tak, aby mogła być napędzana z tego samego systemu próżniowego, co główny tunel transoniczny. Obecny etap realizacji tego projektu przedstawia Rysunek 5.

Rysunek 5 Realizacja tunelu palisadowego

Sekcja jest gotowa, komora pomiarowa ma średnicę 600 mm i głębokość 100 mm. Umożliwia to instalację palisady liniowej złożonej z do siedmiu typowych profili łopatkowych i zapewnienie im warunków periodyczności w przepływie naddźwiękowym.
Oczywiście do testów uruchomieniowych, mamy już też palisadę (-:. Na razie liniową, złożoną z pięciu łopatek. Zdjęcie owej mocarnej piątki to Rysunek 6.

Rysunek 6 Liniowa palisada łopatkowa

Wśród tych pięciu profilowo identycznych łopatek jest też jedna pomiarowa, prawdziwa primus inter pares. Jest ona wyposażona w wewnętrzne kanały kończące się otworkami pomiaru ciśnienia na obydwóch stronach łopatki; ich położenia na stronie ciśnieniowej przedstawia Rysunek 7.

Rysunek 7 Punkty pomiaru ciśnienia na stronie ciśnieniowej łopatki

Są też punkty pomiarowe na stronie ssącej, ale w tym ujęciu łopatka je zasłania. W palisadzie badanej jest to zazwyczaj środkowa łopatka. Otaczające ją cztery, po dwie z każdej strony zapewniają spełnienie założenia warunków periodyczności. Znakomicie ułatwia to zarówno obliczenia analityczne czy symulacje numeryczne, jak i ewentualne dyskusje z recenzentami.

Tunel poddźwiękowy o niskiej turbulencji
Bardzo dojrzały członek naszej rodziny. Po niedawnym remoncie i głębokiej renowacji. Dzisiaj uruchomiony i pracujący, wyposażony w nowy system napędowy i sterujący. Został zaprojektowany i zbudowany tak, aby umożliwić badanie przejścia laminarno-turbulentnego w warstwie przyściennej. Oznacza to dużą komorę pomiarową o przekroju 460 x 600 mm przy bardzo niskim poziomie turbulencji Tu < 0.08%. W rzeczywistości jest to duże urządzenie rozciągające się przez dwie kondygnacje budynku. Schemat z podstawowymi wymiarami przedstawia Rysunek 8.

Rysunek 8 Tunel o niskiej turbulencji

Rzeczywisty widok tunelu i wnętrza sekcji pomiarowej prezentuje Rysunek 9.

Rysunek 9 Tunel i wnętrze sekcji pomiarowej

Nowy system napędowy pozwala na ciągłą pracę z prędkością do 90 m/s, duża komora umożliwia łatwe badanie dużych modeli. Z wyglądu może troszkę niedzisiejszy i podobny do łodzi podwodnej, ale nie dajmy się zwieść. Bogate otoczenie pomiarowe i kapitał doświadczeń odejmuje mu co najmniej 50 lat. Obecnie przeżywa drugą młodość i niestraszne są mu bardzo nowoczesne pomiary. W tym tunelu prowadziliśmy także badania rakiety suborbitalnego systemu nośnego PERUN dla firmy Space Forest. Nie ma lepszej rekomendacji. To absolutna topka w obszarze polskiego sektora kosmicznego; badamy prawdziwe polskie „rocket science”. Firma Space Forest rozwija ten projekt, korzystając ze współfinansowania przez ESA (European Space Agency). Mieliśmy przyjemność oraz sprzęt i kwalifikacje, aby zrealizować TAKIE pomiary w naszym „niebieskim tunelu”.

Tunel poddźwiękowy o dużej komorze 2 x 2 m
Nowoczesny tunel aerodynamiczny. Budowę zakończono w roku 2015; jednym z założeń projektowych było umożliwienie prawidłowego mierzenia dynamicznych charakterystyk turbin wiatrowych. Jest znacząco większy od pozostałych, posiada komorę pomiarową o przekroju 2 x 2 m. Projekt przedstawia Rysunek 10.

Rysunek 10 Rysunek projektowy tunelu

Zrealizowany tunel przedstawia Rysunek 11.

Rysunek 11 Wentylatory napędowe i wlot do tunelu

Jest to tunel o pracy ciągłej z prędkością do 40 m/s przy przekroju sekcji pomiarowej 2 x 2 m. Poza klasycznymi pomiarami tunelowymi jest wyposażony w dedykowane systemy do prowadzenia pomiarów charakterystyk aerodynamicznych turbin wiatrowych. Zabudowane oprzyrządowanie pozwala na niezależne od prędkości przepływu sterowanie prędkością obrotową z pomiarem momentu „na wirującym wale”. Pozwala to na analizę kierunku przepływu energii w układzie przepływ ó turbina.

Oznacza to, że potrafimy w tym tunelu prawidłowo zmierzyć charakterystykę mocy turbiny w funkcji prędkości wiatru i prędkości obrotowej. To kluczowa charakterystyka zarówno dla użytkownika końcowego, jak i dla projektanta. Jest ona konieczna, aby dobrać właściwy generator oraz sposób jego sterowania tak, żeby optymalnie wykorzystać potencjał turbiny w zmiennym wietrze. Kolokwialnie, to taka podstawowa charakterystyka, której często brakuje w dokumentacji, a gdy jest, to często jawnie przeczy fizyce i przyzwoitości. Istnieją przesłanki, że prowadzone są prace legislacyjne nad regulacją sposobu weryfikacji tej charakterystyki. Planowane przepisy mają na celu ukrócenia powszechnej praktyki podawania w dokumentacji jawnie zawyżonych parametrów elektrowni wiatrowych i wprowadzenie systemu certyfikacji elektrowni wiatrowych (wypowiedzi Pani Prezes NFOŚiGW w kontekście konsultacji społecznych programu „Moja Elektrownia Wiatrowa”). Nasz tunel jest wyposażony w systemy do prowadzenia takich pomiarów i certyfikacji w sposób oparty nie na marketingu, ale na znajomości fizyki i doświadczeniu wielu lat prac laboratorium aerodynamiki.

Dedykowane systemy do pomiarów turbin wiatrowych obejmują:
- pomiar sił i momentów „na wale pracującej turbiny”
- zadawanie momentu obrotowego i kontrola obrotów wału pracującej turbiny
- pomiar pola prędkości w dowolnej płaszczyźnie prostopadłej do prędkości przepływu
- optyczne (bardzo szybkie) pomiary deformacji elementów turbiny (wirnika i wieży)
- pomiary natężenia i źródeł hałasu (mapa dźwiękowa).

Bardzo nowoczesną techniką jest ostatnia z listy powyżej. Sprzężona kamera optyczna i matryca mikrofonów dają mapę ciśnienia akustycznego w układzie odniesienia zdjęcia optycznego. Syntetycznie oznacza to, że dostajemy zdjęcie pokolorowane natężeniem dźwięku. Jeden z naszych wyników przedstawia Rysunek 12.

Rysunek 12 Fotografia opto-akustyczna pracującej turbiny wiatrowej

Zdjęcie przedstawia pracującą (na dachu Instytutu) turbinę złożoną z wirników Savoniusa, która po kilku miesiącach pracy zaczęła wydawać niepokojące odgłosy. Na podstawie tego obrazu zostało zlokalizowane źródło hałasu, którym okazało się bardzo już zmęczone łożysko.

Pozostałe techniki „ogólno-aerodynamiczne” pozwalają na prowadzenie pomiarów bardzo różnorodnych obiektów. Dotychczas w tym tunelu mierzyliśmy między innymi:
- elementy fasad budynków
- panele fotowoltaiczne
- systemy śledzenia punktu maksymalnej mocy (MPPT) do sterowania elektrowniami słonecznymi
- spadochrony.

Oczywiście bez problemów możemy umieścić w tunelu całkiem sporą platformę bezzałogową i przemierzyć jej zachowanie oraz siły i momenty we wszystkich fazach lotu, łącznie z wizualizacją opływów na całej powierzchni poszycia.