APÉNDICE I.
MEDIDA DE LAS CARGAS DEL VIENTO SOBRE LA CUBIERTA.
J. Meseguer,
S. Pindado,
A. Sanzy
J.M. Perales
El trabajo que se describe en este informe
ha sido realizado durante los meses de
Abril y Mayo de 2000 en las instalaciones
del Laboratorio de Aerodinámica del
Instituto Universitario "Ignacio Da Riva" de
la Universidad Politécnica de Madrid (IDR/
UPM), ubicado en la E.T.S.I. Aeronáuticos
(28040 Madrid) de dicha Universidad. El
modelo para ensayos aerodinámicos ha
sido construido en el taller de modelismo
del IDR/UPM por J. Pascual y M. Ortega.
(Fig. 1.1).
Fig. 1.1 Vista de la maqueta terminada a ensayar.
INTRODUCCIÓN
En este informe se presentan los resultados
de los ensayos de medida de las cargas
aerodinámicas sobre la cubierta de un
modelo del velódromo de la localidad de
Dos Hermanas, en Sevilla. Estos ensayos
han sido llevados a cabo, por encargo del
Excmo. Ayuntamiento de Dos Hermanas a
través del despacho de arquitectos Escrig
& Sánchez, en el túnel aerodinámico A9 del
Laboratorio de Aerodinámica del Instituto
Universitario "Ignacio Da Riva" de la
Universidad Politécnica de Madrid (IDR/
UPM).
Como es sabido, la validez de los ensayos
de medida de las acciones del viento sobre
modelos a escala en túneles aerodinámicos
se fundamenta en el principio de semejanza
dinámica de la mecánica de fluidos, que 103
establece que en el caso del movimiento del
comporta como incompresible, (M = 0).
Respecto al número de Reynolds, Re
=
UL/
(donde L es una longitud característica del
obstáculo y la viscosidad cinemática del
fluido), si el fluido en consideración es el
mismo en ambos casos (ensayos y realidad),
la igualdad de los números de Reynolds exige
la conservación del producto UL, lo cual suele
ser imposible, pues al disminuir la longitud
característica de los modelos ensayados en
túnel la conservación del producto UL
requeriría aumentar el valor de la velocidad
en la misma proporción, con lo que el
movimiento dejaría de ser, probablemente,
incompresible. Así pues lo normal es que no
se pueda conservar el valor del número de
Reynolds, lo que afortunadamente es
irrelevante si se trata de aerodinámica no
aeronáutica, pues enseña la experiencia que
cuando los cuerpos expuestos al viento no son
fuselados ni redondeados, los coeficientes
adimensionales de fuerzas y momentos son
independientes del valor del número de
Reynolds una vez que este parámetro ha
superado un cierto valor (el llamado Reynolds
1 0 4
crítico).
La razón de este comportamiento es que en
obstáculos con aristas o con bordes poco
redondeados la capa límite se desprende en
éstos para velocidades moderadamente
pequeñas, situación que no cambia al
aumentar la velocidad. Así pues, en la mayoría
de las aplicaciones de la aerodinámica civil
no será preciso conservar el número de
Reynolds, bastando con comprobar que el
número de Reynolds de los ensayos está por
encima del valor crítico.
Fig. 1.21 Interior del v e l ó d r o m o . Pista, paredes laterales y gradas.
DEFINICIÓN DEL MODELO DE
ENSAYOS Y DE LOS CASOS
ENSAYADOS
Para la ejecución de los ensayos se ha
construido un modelo a escala 1:150 del
velódromo. En la fabricación de este modelo
de ensayos se ha empleado aglomerado de
madera isotrópico (MDF), contrachapado
finlandés de 1.2 mm, madera de haya y
metacrilato de 2 mm. La superficie de la pista
del velódromo, las gradas y las paredes
laterales fueron reproducidas con
contrachapado sobre una base de MDF
(figura 1.2). La cubierta se realizó con un
armazón de costillas de MDF que conforma
la superficie (figura I.3), sobre éste se dispuso
una chapa de contrachapado cortada según
las dimensiones a escala de la cubierta del
velódromo. En una zona de la cubierta el
contrachapado fue substituido por metacrilato,
para poder apreciar el interior sin tener que
levantar la cubierta (figura 1.4). Cuatro conos
torneados en madera de haya sirven de
apoyo a la cubierta sobre las gradas del
velódromo, la fijación de la cubierta se realiza
mediante varilla roscada y tuercas con
arandelas de presión (figura I.5).
Sobre la cubierta fueron instaladas 92
tomas de presión, consistentes cada una
en un agujero que comunica con un tubo de
latón de 1mm de diámetro interior, y éste
con un tubo de plástico que transmite la
presión hasta el instrumento de medida
(figura 1.6). La distribución de las tomas
, sigue la disposición que se muestra en el
croquis de la figura 1.7, en éste todas las
medidas están referidas al parámetro =
50 mm. Se observa que sólo existen tomas
de presión en una de las mitades de Ja
cubierta, ello es debido a la simetría del
velódromo, la cual permite completar cada
uno de los casos con dos ensayos.
Fig. 1.4 Cubierta del velódromo. Detalle de la parte hecha en metacrilato.
Fig. 1.5 Cubierta del velódromo.
Fig. 1.6 Vista de la cara inferior del recubrimiento donde se aprecia e! sistema de tomas de presión de la cubierta del velódromo.
Los ensayos se han realizado variando el
ángulo de la corriente incidente respecto al
velódromo de 15
9en 15-, partiendo desde
un ángulo =0- hasta = 165
Q(véase figura
1.8). Como se ha dicho en el párrafo anterior,
combinando adecuadamente los resultados
• yfb
0 @ 5/8 6/8 1
Fig. 1.7 Cotas de situación de las tomas en la cubierta del modelo. = 50 mm.
dos a dos se han obtenido los coeficientes
de presión en toda la cubierta para los
ángulos de incidencia de la corriente = 0-,
15
e, 30
9, 45
Q, 60
9, 75
Qy 90
Q. Estos siete
casos conforman el estudio de las cargas
aerodinámicas sobre la cubierta del
velódromo en su configuración nominal, es
105
decir, con la cubierta levantada sobre las
paredes del velódromo tal y como se
observa en las figuras 1.1a I.5. Un caso más
fue ensayado, esta vez impidiendo por
medio de una cartulina el paso de la
corriente de aire por debajo de la cubierta.
Se midió este último caso en configuración
de fachadas cerradas con la corriente a
45
Q, por ser este el caso en donde las
presiones habían resultado más extremas
en configuración nominal (véanse las
figuras 1.8 y 1.9).
CASO a[°] Fachada
cerrada
l 0 NO
2 15 NO
3 30 NO
-l 45 NO
5 60 NO
6 75 NO
7 90 NO
8 45 SI
Tabla 1.1. Casos medidos.
Fig. 1.8 Croquis indicativo de la inclinación del viento respecto al velódromo.
Fig. 1.10 Velódromo en c o n f i g u r a c i ó n de fachadas cerradas.
Fig. 1.11 Modelo del velódromo situado en el túnel aerodinámico A9.
permite gobernar el ángulo de incidencia
de la corriente a según los requisitos del
ensayo con una precisión de 1 -.
RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Las tablas 1.2 a 1.9, exponen los resultados
medidos en cada caso. El valor numérico
que contienen estas tablas es el llamado
coeficiente de presión, que se define
como:
{
-
9U
2„ (1)
2
en donde p es la presión medida en la toma
en consideración, p es la presión estática
de la corriente incidente, es la densidad
del aire y U la velocidad de la corriente de
aire incidente (V2 es la presión dinámica,
la cual puede expresarse también como q).
Las zonas de mayor carga aerodinámica
son los extremos de los semiejes de la
cubierta (recuérdese que la planta es
elíptica) encarados al viento. Siendo los
valores mínimos del coeficiente de presión
cp = 1.4 sobre los extremos del eje mayor,
y cp = 1.9 sobre los extremos del eje menor.
La carga aerodinámica sobre la cubierta se
puede expresar a través del coeficiente de
sustentación. El coeficiente de sustentación
se define como: el = cpi cpe, donde cpi y
cpe indican, respectivamente, coeficientes
de presión en intradós (la parte inferior de
la cubierta) y extradós (la parte superior).
Para estimar el valor del coeficiente de
sustentación local se ha supuesto que en
cada punto el coeficiente de sustentación
del extradós, cpe, es el medido en los
ensayos y que el coeficiente de sustentación
en el intradós, cpi, es el que se tendría en el
caso más desfavorable, es decir, si la
corriente estuviera remansada bajo la
cubierta, en cuyo caso sería cpi = 1,0
(aunque el valor recomendado en el
Eurocódigo 1 es cpi = 0.8).
nominal y de fachadas cerradas. Con
envolvente de cargas se hace referencia a
los coeficientes de sustentación máximos
de los máximos obtenidos en cada caso,
en cada zona de la cubierta.
Se ha de destacar que en el caso medido
con en velódromo en la configuración de
fachadas cerradas, el coeficiente de presión
mínimo se dispara hasta cp = -2,4 en el
extremo del semieje menor. Lo cual
conduce a un coeficiente de sustentación
local máximo de el = 3.4, que representa un
incremento de entre el 17% y el 26% de la
carga respecto al mismo caso en
configuración nominal. Esto es debido a
que al cerrar el paso del aire por debajo de
la cubierta las velocidades por encima de
la misma son más altas, generándose unos
torbellinos de succión más fuertes.
Conocido el valor del coeficiente de
sustentación, la carga en cada una de las
zonas se obtiene multiplicando dicho valor
por la presión dinámica de diseño:
1
¡ = -
Pui-
Cl(2)
Obviamente la carga aerodinámica, I,
vendrá dada en N/m
2o en kg/m
2según la
presión dinámica se exprese en N/m
2o en
kg/m
2.
Las mayores cargas sobre la cubierta se
producen cuando la corriente incide a 45-.
Los resultados indican unos picos de
coeficiente de sustentación de 2.9 y 3.4
según esté el velódromo en configuración
nominal o configuración de fachadas
cerradas. Al menos en configuración
nominal éstos son unos resultados
conservadores, ya que se ha utilizado como
coeficiente de presión en el intradós de la
cubierta epi = 1 cuando el Eurocódigo
recomienda epi = 0.8.
EL TÚNEL AERODINÁMICO A9.
El Túnel A9 del LACE (IDR/UPM) es de
corriente aspirada, cámara de ensayos
cerrada y circuito fluido abierto (tipo Eiffel).
Según se muestra esquemáticamente en la
figura 1.12, los elementos que componen el
Túnel A9 son la contracción de entrada (1),
la cámara de ensayos (2), el difusor que
actúa como adaptador a la sección de
ventiladores (3) y los ventiladores (4). La
contracción es bidimensional: la corriente
sólo se contrae en uno de los planos de
simetría del túnel, de forma que el techo y el
suelo de la contracción son paralelos al
techo y al suelo del Laboratorio mientras
que las paredes verticales de la contracción
describen una curva suave que adapta la
sección de entrada a la cámara de ensayos.
107
Configuración
nominal
Configuración
fachadas cerradas
Zona de la cubierta
/•"' ^pe W max Cpe w maxO
1,0
-0,6
1,6
-0,6
1,6
e
1,0
-1,4
2,4
-1,4
2,4
©
1,0
-0,7
1,7
-1.4
2.4
©
1,0
-0,9
1,9
-0,9
1,9
0
1,0
-1,9
2,9
-2.4
3.4
©
1,0
-0,7
1,7
-0,7
1,7
p
Fig. 1.12 Esquema de la planta del Túnel A9: 1) contracción, 2) cámara de ensayos, 3) adaptador y 4) ventiladores.
La contracción tiene una sección de
entrada de 4,8 m de ancho y 1,8 m de alto,
con una longitud de 5,25 m.
La cámara de ensayos tiene 3 m de longitud
y una sección de 1,8 m de alto y 1,5 m de
ancho; a la cámara de ensayos se accede
desde dos plataformas, una a cada lado del
túnel, mediante sendas puertas. Debajo de
la cámara de ensayos está la balanza para
la medida de cargas aerodinámicas
globales, diseñada y construida en el LACE,
108 y en el techo, además del sistema de
iluminación de la cámara y los tubos de Pitot
que miden la velocidad de referencia, hay
una cámara de vídeo que permite al
operador observar la
sejecución de los
ensayos a través del correspondiente
monitor situado en la sala de control.
Aguas abajo de la cámara de ensayos
está el adaptador a la sección de
ventiladores, cuya longitudes de 6 m.
El Túnel A9 está impulsado por nueve
ventiladores SODECA serie HTC 90, de
ocho palas, con una potencia nominal
de 10 kW y un diámetro interior de 0,9
m cada uno. Los ventiladores, de
velocidad regulable, están dispuestos
según una matriz de 3x3 y descargan
directamente al local. La velocidad
máxima en la cámara de ensayos del
Túnel A9 puede superar los 30 m/s, lo
que arroja valores del número de
Reynolds del orden de 106 para las
longitudes características habituales de
las maquetas (valor por encima del
número de Reynolds crítico).
La cadena para la medida de las
presiones sobre los modelos, tal como se
indica en la figura 5.2, es como sigue:
cada maqueta lleva un conjunto de tomas
de presión, distribuidas sobre las
superficies donde se quiere medir ésta,
que se conectan mediante tubos flexibles
a uno o más lectores secuenciales,
semejantes a un revólver movido por un
motor paso a paso. Estos lectores
secuenciales (Scanivalve, modelo
48J7-1) tienen, cada uno, 48 entradas más una
toma de referencia. La posición de
lectura de cada Scanivalve se controla
mediante un actuador Scanivalve modelo
JS4-48, que va conectando
secuencialmente cada una de las
entradas con uno de los lados del sensor
de presión diferencial instalado en su
interior. La posición de lectura en la que
se encuentra en cada instante el lector
secuencial se determina con un
decodificador Scanivalve modelo
JÓPOETM-48, instalado en cada una de
ellos.
Al mismo tiempo la presión dinámica en la
cámara de ensayos se mide con un tubo
de Pitot, Airflow modelo 3.3.311, para, a
partir de la presión, calcular la velocidad del
aire en la cámara de ensayos.
Tomas de presión
Tubo de Pitot
Lector secuencial
Sensor de presión
Sensor de
posición
Controlado!"
Acondicionador
Balanza
Sensor de presión
Células de car2;a
Acondicionador
Entrefase
Acondicionadores
Filtros
Sistema de adquisición de datos
Ordenador
Fig. 1.13 Diagrama de bloques de la cadena de medida del Túnel A9.
La señal eléctrica generada en las cápsulas DATOS MEDIDOS.
de presión pasa a sendos acondicionadores
de señal, Druck modelo DPI 260, que
además proporcionan una indicación
numérica visual del valor de la presión que se
está midiendo. Las señales eléctricas
analógicas, una vez filtradas, son medidas por
un sistema de adquisición de datos lOTech
modelo ADC 488, conectado a un bus IEEE
488 controlado por un ordenador. Este equipo
de adquisición de datos posee también
entradas y salidas digitales que permiten
controlar y comprobar, a través de la
correspondiente interfase, la posición de
lectura de los lectores secuenciales.
Además, el túnel aerodinámico A9 dispone
de otros equipos como balanzas
extensiométricas y células de carga (que
posibilitan la medida de hasta 6
componentes (3 fuerzas y 3 momentos)
independientes), un sistema de velocimetría
por hilo caliente, y una cámara de alta
velocidad para visualización de flujo
mediante trazadores.
109
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-0451 -o J M - 0 5 1 2 - 0 631 - 0 668 -0.678 -o 638 -0í,4f, -0 630 -0592 -0.509 -0,491
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Tabla 1.2. Valores del coeficiente de presión medidos en la parte superior de la cubierta
cuando la corriente incide con un ángulo de O9
110
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Tabla 1.3. Valores del coeficiente de presión medidos en la parte superior de la cubierta cuando la corriente incide con un ángulo de
159 respecto al eje mayor del velódromo.
Tabla 1.5. Valores del coeficiente de presión medidos en la parte superior de la cubierta cuando la corriente incide con un ángulo de
45s respecto al eje mayor del velódromo.
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Tabla 1.4. Valores del coeficiente de presión medidos en la parte superior de la cubierta cuando la corriente incide con un ángulo de
302 respecto al eje mayor del velódromo.
Tabla 1.6. Valores del coeficiente de presión medidos en la parte superior de la cubierta cuando la corriente incide con un ángulo de
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Tabla 1.7. Valores del coeficiente de presión medidos en la parte superior de la cubierta cuando la corriente incide con un ángulo de
759 respecto al eje mayor del velódromo.
Tabla 1.9. Valores del coeficiente de presión medidos en la parte superior de la cubierta cuando la corriente incide con un ángulo de
459 respecto al eje mayor del velódromo, y éste
está en su configuración de cubierta cerrada. (Nota, sólo se midió en la mitad en la que se había localizado el mayor pico de succión o presión negativa).
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Tabla 1.8. Valores del coeficiente de presión medidos en la parte superior de la cubierta cuando la corriente incide con un ángulo de
909 respecto al eje mayor del velódromo.
VALÚES OF WIND LOADS ON TO THE ROOF.
The work that is descríbed in this report has been made during the months ofApríl and May oí2000 in the facilities of the Laboratory of Aerodynamics of the Universitary Institute "Ignacio Da Riva" of the Polytechnical University of Madrid (IDR/UPM), locatedin the E.T.S.I. Aeronáuticos (28040Madrid) of the mentioned University. The model for aerodynamic tests has been made in the modeling workshop of the IDR/UPM by J. Pascual and M. Ortega.
INTRODUCTION
As it ¡s known, the validity of the tests of measurement of the effects of the wind on models on scale in aerodynamic tunnels, is based on the principie of dynamic similarity of fiuids mechanics; this principie establishes that when the air moves around an obstacle, the undimensional results measured in tunnel will be applicable to the reality when geometric similarity exists and when it is fulfilled the equality of the Reynolds numbers, Re,
and the equality of the Mach numbers, M8, associated
to the movement around the model on scale and around the real obstacle.
The geometric similarity demands the faithful reproduction on scale of all the aerodynamically significant details of the reality in the models to try.
The equality ofthe Mach numbers, M8= U/a, being U
the speed of the striking air stream and a the speed of sound, is only important when the valué of this parameteris reasonably greater than zero (so thatits
valué is cióse to or superior to one), situation that does not take place in most of the appjications of the nonaeronautical aerodynamics, in which the speeds at stake are much smaller than the sound one and, consequently, the Mach numberis very small and the airbehaves as incompressible, (M = 0).
With respect to the Reynolds number, Re = UL/v (being L a characteristic length of the obstacle and v kinematic viscosity of the fluid), it the fluid in question is the same one in both cases (tests and reality), the equality of the Reynolds numbers 112 demands the conservation of the product UL, which usually is not possible, because when diminishing the characteristic length of the models tried in tunnel, the conservation of the product UL would require to increase the valué of the speed in the same proportion, so that the movement would probably stop being incompressible. Therefore the normal thing is that the valué of the Reynolds number cannot be conserved, which fortunately is irrelevant in the case of nonaeronautical aerodynamics, because the experience says that when the bodies exposed to the wind are not streamlined nor,.rounded, the undimensional coefficients of forces and moments are independent ofthe valué ofthe Reynolds number once this parameter has exceeded a certain valué (the so called critical Reynolds).
The reason of this behaviour is that in obstacles with edges orlittle rounded edges, the boundary layer in these comes off at moderately low speeds, situation that does notchange when increasing the speed. Therefore, in most ofthe applications ofthe civil aerodynamics it will not be necessary to conserve the Reynolds number, being enough to verify that the tests Reynolds number is over the critical valué.
DEFINITION OF THE MODEL OF THE TESTS AND OF THE TRIED CASES
Forthe implementation ofthe tests, a model on scale 1:150ofthe velodrome wasmade. In themakingof this tests model, it has been used isotropic
agglomerate of wood (MDF), 1.2 mm thick Finnish plywood, beechwood and2 mm thick meth-acrylate.
The surface of the track of the velodrome, the stand and the sidewalls were reproduced in plywood on a MDF base (figure 2.1). The cover was made with a frame of MDF ribs that made up the surface (figure 2.2), covered with a plywoodpannel that was cut on scale, according to the velodrome cover dimensions. In a zone of the cover, the plywood was replaced by meth-acrylate, in order to appreciate the interior without having to pick the cover up (figure 2.3). Four cones turned in beechwood serve as support to the cover over the velodrome stand, being made the fixation of the cover by means of threaded rods and nuts with pressure washers (figure 2.4).
On the cover, 92 pressure intakes were installed, consisting each one in a hole that communicated with a brass tube of 1mm ofinnerdiameter, and this one with a plástic tube that transmited the pressure until the measurement instrument (figure 2.5). The intakes distribution follows the scheme shown in the sketch of figure 2.6; in this one, all the measures are referred to the parameter é= 50 mm. It can be observed that there are only pressure intakes in one ofthe halves ofthe cover; this is due to the symmetry of the velodrome, which allows to complete each one of the cases with two tests.
The tests have been made changing the angle of the striking airstream with respect to the velodrome
15sata time, starting off from an angle á = 0a, up to
á = 165B (see figure 2.7). As it is mentioned in the
previous paragraph, combining suitably the results in two pairs, the coefficients of pressure in all the cover for the angles of striking air stream á = O-,
15g, 30B, 45B, 60B, 753 and 90B have been obtained.
These seven cases make up the study of the aerodynamic loads on the cover ofthe velodrome in their nominal configuration, that is to say, with the cover erected on the walls of the velodrome, as it is observed in figures 2.1, 2.2, 2.3 and 2.4. An extra case was tried, this time preventing the passage of the airflow below the cover by means of a thin cardboard. In this last case, the measurement was made in a configuration ofclosed fagades, with the
air stream at an angle of 45B because this was the
situation in which the pressures had been more extreme in the nominal configuration (see figures 2.8 and 2.9).
Table 2.1. Measured cases.
The model was installed in one of the sides of the aerodynamic tunnel A9 (figure 2.10), on a spinning platform that allowed to change the angle of the striking airstream according to the requirements of
the test, with a precisión of 1B.
RESULTS AND CONCLUSIONS
coefficient, that is defined as:
being p the pressure measured in the considered
intake, p8 the static pressure of the striking air
stream, ñ the density of air and U8 the speed of the
striking air stream (being Jé ñ U28 the dynamic air
pressure, which can also be expressed as q). The zones of greateraerodynamic loads are the ends of the cover semiaxes (remember that the plan is elliptical) which faces the wind. Being the minimum valúes of the pressure coefficient cp = -1.4 on the ends of the greater axis, and cp = -1.9 on the ends of the smaller axis.
The aerodynamic load on the-cover can be expressed through the support coefficient. The support
coefficient is defined as: C¡ = cpi - cpe, being cpi
andcpe the respective indicators ofthe coefficients of pressure in the intradós (the inferior part of the cover) andin the extrados (the superior part). In order to estímate the valué of the local support coefficient cpi, it has been assumed that in every point, the support coefficient of the extrados, cpe, is the one measured in the tests, and that the support coefficient in the intradós is the one obtained in the most unfavorable case, that is to say when the air stream forms a pool under the cover, bein in that case cpi= 1.0 (although the valué recommended in the Eurocode 1 is cpi = 0.8).
The figure 3.1 shows the ofthe aerodynamic loads of the cover by zone, according to the two chosen configurations: the nominal one and that of closed facades. The of loads refers to the máximum support coefficients among the máximums obtained in each case, in each zone of the cover.
It should be emphasized that in the case measured with the velodrome in the configuration of closed facades, the minimum pressure coefficient shoots up to cp = -2.4 in the end of the smaller semiaxis. Which leads to a máximum local support coefficient of el - 3.4, that represents an increase between 17% and 26% of the load with respect to the same case in the nominal configuration. The reason for this is that when the air flow below the cover is blocked, the speed over the cover is higher, being generated stronger suction eddies.
When knowing the valué of the support coefficient, the load in each one of the zones is obtained multiplying this valué by the design dinamic pressure:
¡ = -pUl-c, (2)
Obviously, the aerodynamic load, I, will be expressed as N/m2 or kg/m2, depending on how the aerodynamic pressure is expressed (as N/m2 orkg/ m2).
The greater loads on the cover take place when the
air stream strikes at a 45Q angle. The results show
peaks in the support coefficient of 2.9 and 3.4,
depending on that the velodrome is in nominal or in closed facades configuration. In nominal configuration these are at least conservative results, since cpi has been used as the pressure coefficient in the intradós of the cover cpi = 1, when the Eurocode recommends cpi = 0.8.
Figure 1.1. Interior ofthe velodrome. Track, sidewalls and stand.
Figure 1.2. Frame ofthe velodrome cover.
Figure 1.3. Velodrome cover. Detall of the meth-acrylate made part.
Figure 1.4. Velodrome cover.
Figure 1.5. Viewofthe lowerside ofthe covering, in order to observe the system of pressure intakes of the velodrome cover.
Figure 1.6. Spots of situation of the intakes in the cover of the model. é = 50 mm.
Figure 1.7. Sketch that indicates the inclination of the wind with respect to the velodrome.
Figure 1.8. The velodrome in its nominal configuration. Figure 1.9. The velodrome in its closed facades configuration.
Figure 1.10. Model of the velodrome located in the aerodynamic tunnelA9.
Table 1.1. of the aerodynamic loads. Warning: the positive sign in the support coefficient means that the aerodynamic load tends to lift the cover of the velodrome. Note: the parameter a represents the smaller semiaxis, and parameter b the greater semiaxis of the cover.
113 THE AERODYNAMIC TUNNEL A9
The LACEA9 Tunnel (IDR/UPM) works with sucked air stream, closed tests chamber and opened fluid circuit (Eiffel type).
As it is schematically shown in the figure 1.11, the elements thatmake up theA9 Tunnel are the entrance contraction (1), the tests chamber (2), the diffuser that acts as an adapter to the fans section (3) and the fans (4). The contraction is bidimensional: the air stream only gets contracted in one of the symmetry plans of the tunnel, so that the ceiling and the floor of the contraction are parallel to the ceiling and the floor of the laboratory, whereas the vertical walls of the contraction describe a smooth curve that adapts the entrance section to the tests. chamber. The contraction has an entrance section 4.8 m wide, 1.8 m high, and 5.25 m long.
through the relative monitor located in the control room.
Going ahead the tests chamber, it can be found the adapter to the fans section, whose length is of 6 m.
The A9 Tunnel is impelled by nine fans SODECA series HTC 90, with eight blades, a nominal power of 10 kW and an inner diameter of 0.9 m each of them. The fans, with adjustable speed, are located according to a 3x3 matríx and are directly aimed to the premises. The máximum speed in the tests chamber of the A9 Tunnel can exceed 30 m/s, which produces valúes ofthe Reynolds numberabout 106 for the usual characteristic length of the scale models (valué that is over the critical Reynolds number). The chain for the measurement of the pressures on the models, as it is indiCated in the figure 5.2, develops as follows: each scale model has a set of pressure intakes, distributed on the suríaces where pressure mustbe measured, that are connected by means of flexible tubes to one or more than one sequential readers, similar to a revolver, powered step by step by a motor. These sequential readers (Scanivalve, model 48J7-1) have, each one, 48 entrances plus a reference intake. The reading location of each Scanivalve is controled by means ofa Scanivalve actuator model Js4-48, thatconnects sequentially each one of the entrances with one of the sides ofthe differential pressure sensor installed inside it. The reading location in which the sequential reader is at every moment is determined with a
1 1 4 Scanivalve decoder model JOPOETM-48, installed
in each one of them.
At the same time the dinamic pressure in the tests chamber is measured with a Pitot tube, Airflow model 3.3.311, with the purpose of calcúlate, from the pressure, the speed of the air in the tests chamber. All the differential pressure signáis are measured with Druck capsules, model PDCR 22, some ofthem installed inside the Scanivalves and another one connected to the dinamic pressure signal.
Tomas de presión= pressure intakes. Lector secuencial- sequential reader. Sensor de presión= pressure sensor.'' Sensor de posición= location sensor. Controlados controller.
Acondicionados conditioner. Tubo de Pitóte Pitot tube. Balanza= scales.
Células de carga= cells ofioad. Filtros- filters.
Entrefase= interphase.
Sistema de adquisición de datos= data collection system.
Ordenados computen
Figure 1.12. Block díagram of the Tunnel A9 measurement chain.
The electric signal generated in the pressure capsules, is conducted to individual signal conditioners, Druck model DPI 260, that in addition, provide a digital display of the valué of the pressure that is being measured. The analogical eléctrica!
signáis, once filtered, are measured by a system of data collection lOTech model ADC 488, connected to a bus IEEE 488 controlled by a computen This equipment of data collection also has digital entrances and exits that allow to control and to verify through the relevant interphase, the reading location ofthe sequential readers.
In addition, the aerodynamic tunnel A9 has other equipment as extensometríc scales and cells ofioad (that make possible the measurement of up to 6 components (3 forces and 3 moments) in an independent way), a hot wire system of velocimetry, and a high speed camera to visualize the flow by means of tracers.
MEASURED DATA
Table 1.2. Pressure coefficient valúes measured in the upper part of the cover, when the air stream
strikes at an angle of Oe with respect to the greater
axis of the velodrome.
Table 1.3. Pressure coefficient valúes measured in the upper part of the cover, when the air stream
strikes at an angle of 153 with respect to the greater
axis of the velodrome.
Table 1.4. Pressure coefficient valúes measured in the upper part of the cover, when the air stream
strikes atan angle of30e with respect to the greater
axis ofthe velodrome.
Table 1.5. Pressure coefficient valúes measured in the upper part of the cover, when the air stream
strikes at an angle of455 with respect to the greater
axis of the velodrome.
Table 1.6. Pressure coefficient valúes measured in the upper part of the cover, when the air stream
strikes atan angle of60B with respect to the greater
axis of the velodrome.
Table 1.7. Pressure coefficient valúes measured in the upper parí of the cover, when the air stream
strikes at an angle of 75g with respect to the greater
axis of the velodrome.
Table 1.8. Pressure coefficient valúes measured in the upper part of the cover, when the air stream
strikes atan angle of909 with respect to the greater
axis of the velodrome.
Table 1.9. Pressure coefficient valúes measured in the upper parí of the cover, when the air stream
strikes at an angle of453 with respect to the greater
