อุโมงค์ลมความเร็วต่ำกว่าเสียงและกึ่งเสียง (Subsonic and Transonic Wind Tunnel)

อุโมงค์ลมเป็นเครื่องมือสำคัญในการศึกษาอากาศพลศาสตร์ ซึ่งแบ่งออกเป็นหลายประเภทตามความเร็วของกระแสลมที่สามารถสร้างได้ โดยเฉพาะอุโมงค์ลมความเร็วต่ำกว่าเสียง (Subsonic) และอุโมงค์ลมความเร็วกึ่งเสียง (Transonic) ที่มีบทบาทสำคัญในการออกแบบและทดสอบเครื่องบินและยานอวกาศ

อุโมงค์ลมความเร็วกึ่งเสียง (Transonic Wind Tunnel)

อุโมงค์ลมความเร็วกึ่งเสียงจะทำงานในช่วงความเร็วระหว่าง Mach 0.75 ถึง Mach 1.2 (ประมาณ 920 ถึง 1,500 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ซึ่งเป็นช่วงความเร็วที่กระแสลมมีทั้งส่วนที่เป็นความเร็วต่ำกว่าเสียงและส่วนที่เป็นความเร็วเหนือเสียงในบางจุดของแบบจำลอง

การทดสอบในระดับความเร็วนี้มีความท้าทายอย่างมาก เนื่องจากเกิด คลื่นกระแทก (Shock Waves) ที่สะท้อนกลับจากผนังของส่วนทดสอบ ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อความแม่นยำของกระแสลมรอบๆ แบบจำลอง การแก้ไขปัญหานี้ทำได้โดยการใช้ ผนังแบบเจาะรู (Perforated Walls) หรือ ผนังแบบมีช่องเปิด (Slotted Walls) เพื่อลดการสะท้อนของคลื่นกระแทกดังกล่าว

ความสำคัญของเลขมัคและเลขเรย์โนลด์ส

ในการทดสอบความเร็วกึ่งเสียง สิ่งที่ต้องคำนึงถึงคือทั้ง เลขมัค (Mach number) และ เลขเรย์โนลด์ส (Reynolds number) ซึ่งต้องได้รับการจำลองสถานการณ์ให้ถูกต้อง เพื่อให้ผลการทดสอบมีความแม่นยำและใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากที่สุด เนื่องจากมีการปฏิสัมพันธ์ระหว่างชั้นขอบเขต (Boundary Layer) และคลื่นกระแทกเกิดขึ้น

ด้วยเหตุนี้ จึงมักมีการใช้สิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่ หรืออุโมงค์ลมแบบ กดดัน (Pressurized) หรือ ไครโอเจนิก (Cryogenic) เพื่อควบคุมปัจจัยเหล่านี้ให้เหมาะสม

อุโมงค์ลมแบบปิด (Closed Wind Tunnel)

ในอุโมงค์ลมแบบไหลกลับ (Return-flow wind tunnel) ท่อส่งลมกลับต้องได้รับการออกแบบอย่างพิถีพิถันเพื่อลดการสูญเสียความดัน และเพื่อให้แน่ใจว่ากระแสลมในส่วนทดสอบมีความราบเรียบและสม่ำเสมอ

สรุปการเปรียบเทียบความเร็ว