Demonstratie Lift-effect in Een Windtunnel

Voor het vak Design engineering voor fysici, dat onderdeel is van de bachelor opleiding Technische Natuurkunde aan de Technische Universiteit Delft, moesten wij een project maken om een bepaald fenomeen in de natuurkunde te demonstreren. Dit project zou dan gebruikt kunnen worden in middelbare scholen. Wij hebben gekozen om een windtunnel te bouwen en hierin een vleugel te monteren om het lift-effect te demonstreren.

Supplies

Voor het project heb je de volgende materialen nodig:

- Karton

- Plexiglas plaat

- Bladblazer

- Houten plaat 30x30 cm

- Piepschuim

- Veerunster

- Triplex plaat

- Houten plaat

- Duct-tape

- Rietjes

- Schroeven

- Spons

- visdraad

Verder heb je de volgende gereedschappen nodig:

- Freesmachine

- Lijmpistool

- Nietpistool

- Schroevendraaier / Accuboormachine

- decoupeerzaag

- Schuurmachine

- Afbreekmes

Step 1: Vleugel

Eerst hebben we een 3D-model van de vleugel gemaakt in Thinkercad. In het ontwerp hebben wij 2 gaten gemaakt, voor de nylon draad die er doorheen moet. Vervolgens hebben wij deze vleugel uit piepschuim gesneden. Eerst zaag je het piepschuim in de maten van de vleugel in een blokvorm. Vervolgens teken je de omtrek van de vleugel op het blok en snijd je deze uit met een afbreekmes. Als laatste schuur je de vleugel glad zodat hij meer aerodynamisch wordt.

In het bijgevoegde bestand is het 3D-model van de vleugel te zien. Hieruit kun je ook de afmetingen halen.

Na het maken van de vleugel hebben wij een stukje lego met een gat erin erop geplakt met hete lijm waaraan je de veerunster kunt hangen (zie foto). Hiervoor kan je natuurlijk ook iets anders gebruiken.

Step 2: Tunnel

De tunnel wordt gebouwd van triplex en hout. Wij hebben gekozen voor een vierkante tunnel van 30 x 30 cm groot en 98 cm lang.

Zaag 2 planken van 30 cm breed en 98 cm lang uit hout. Zaag vervolgens 4 planken uit triplex met een breedte van 30 cm plus 2 keer de dikte van de plank en een lengte van 34 cm lang. Zaag de plexiglas ook op dit formaat.

De onderste houten plank wordt in het midden een stuk van 30 x 30 cm uit gefreesd, zodat een plank voor de vleugel erin verzinkt.

Voor ondersteuning zijn er 4 balkjes nodig waarvan 2 balkjes direct naast het gat zitten en de andere aan de overkant van de tunnel op dezelfde plek. Zorg dat deze op precies 30 cm afstand van elkaar zitten zodat de vleugelplaat ertussen past.

Maak de planken, de balkjes en het plexiglas vast aan elkaar met behulp van schroeven en / of nietjes, zoals op de foto te zien is. Zorg op de plekken waar de planken niet goed op elkaar aansluiten, dat er spons tussen zit om het luchtdicht te maken.

Om de vleugel te monteren gebruiken we een losse plank van 30 x 30 cm. Hierin worden 2 gaten geboord om de nylondraden doorheen te doen. De gaten moeten op 16 cm van elkaar zitten. Ook moet aan 2 twee kanten de zijkant afgevlakt worden, zodat de plank meer aerodynamische is.

Verder moeten op de bovenste houten plank boven de vleugelplank 2 gaten geboord worden om de nylondraad doorheen te doen en er moet een gat gemaakt worden om de veerunster doorheen te doen.

Step 3: Lamineerscherm

Om een egale luchtstroom door de windtunnel te krijgen, gebruiken wij een lamineerscherm. Dit scherm maak je door een rij van rietjes van 30 cm breed te maken. Vervolgens ga je de volgende rij rietjes stapelen zodat ze in de gaten tussen de rietjes in de vorige laag zitten. Lijm deze rietjes aan elkaar vast met hete lijm totdat je een hoogte van 30 cm bereikt. Op de foto's is te zien hoe de rietjes gestapeld moeten worden.

Nadat het scherm klaar is, schuif je deze in de windtunnel.

Step 4: Diffuser

Om de windsnelheid toe te doen nemen gebruiken wij een diffuser aan het eind van de tunnel. Deze moet gesneden worden uit karton en vervolgens op de windtunnel worden gemonteerd met behulp van nietjes of Duct-tape. Snijd de stukken karton uit met een afbreekmes. Op de foto is te zien hoe de diffuser eruit moet zien. Zorg ervoor dat je de stukken karton iets groter maakt, zodat je stukjes van omklappen om deze te monteren aan de andere stukken.

Step 5: Eindmontage

Rijg het nylondraad door de vleugel, plank en bovenkant van de tunnel.Vervolgens zet je de bladblazer voor de windtunnel aan de kant van het lamineer-scherm. Als het goed is zou de vleugel moeten gaan vliegen als je de bladblazer aanzet. Als je de kracht wil meten monteer je de veerunster door het in het daarvoor bedoelde gat te steken en te klemmen met spons. Vervolgens haak je de vleugel eraan en zet je de bladblazer weer aan. In de bijgevoegde filmpje is te zien hoe de windtunnel zou moeten werken.

Step 6: Extra

Op het moment dat je een rookmachine tot je beschikking hebt, kun je deze achter de inlaat van de bladblazer plaatsen. De rook zal dan door de windtunnel stromen en dan kun je de windstromen om de vleugel zichtbaar maken.