طراحی سنسور شش مولفه ای نیرو– گشتاوربرای تونل کاویتاسیون

اندازهگیری نیروهای هیدرودینامیکی روی اجسام زیر آب یکی از کاربردهای اساسی تونل آب میباشد. برای این منظور، یک بالانس دقیقنیرو نیاز است. در این مقاله به طراحی یک بالانس کرنشسنج شش مولفهای جدید، جهت اندازهگیری نیروها و گشتاورهای وارده بر مدلبطور همزمان و مستقیم تحت شرایط با و بدون کاویتاسیون در تونل آب پرداخته شدهاست. این بالانس، یک سازه پیچیده فنری است کهاز طریق اندازهگیری کرنش ایجادشده بر روی المانهای فنری، نیروهای وارد بر مدل تونل آب را با دقت بالا اندازهگیری میکند. کرنشاندازهگیریشده به وسیله کرنشسنجها به یک سیگنال الکتریکی تبدیل شده و این سیگنال تابعی از بارهای خارجی اعمالشده به مدلمیباشد. ایده اصلی طراحی بالانس جدید، تبدیل بارهای وارده بر مدل به کرنش خمشی در محل نصب کرنشسنج میباشد. بالانس چندمولفهای دارای ساختاری پیچیده با تعداد بیشماری ابعاد است. بنابراین نمیتوان به تنهایی با استفاده از روش تحلیلی، ابعاد مقاطع رامحاسبه کرد. ابعاد بهینه بالانس و میزان تغییر شکل آن تحت بارهای مختلف، با ترکیبی از روش تحلیل دستی و نرم افزاری با استفاده ازروش اجزا محدود محاسبه شده است. در این راستا بارهای هیدرودینامیکی وارده بر مدلهای تونل آب محاسبه شده و نتایج جهت تعیینسطح کرنش مورد نیاز، مورد استفاده قرار گرفتند. اندازه تیرهای خمشی مقاطع اندازهگیری به منظور ایجاد کرنش مورد نیاز در تستها، بهدقت محاسبه شدهاند.