Vindtunnel

Recirkulerende lavtryksvindtunneler

Simulering af Mars aerosol er udført i to specielle recirkulerende vindtunneler inde i et kammer med lavt atmosfærisk tryk. En vigtig ting ved disse systemer er at man har mulighed for at kontrollere og overvåge atmosfæren omhyggeligt og for at holde støvet i gang i længere tid i forhold til gennemstrømnings-systemer.

                                           AWTSI 2004 vindtunnel

Vindentunnelerne bruges til tværfaglige videnskabelige studier af aerosoldannelse og -transport (på Mars og på Jorden), korn-elektrificering, magnetiske egenskaber, erosion, tæthed/vedhæftning, vandtransport, UV-induceret mineralogi, bakteriernes overlevelse og meget andet.

Vindtunnelerne er tilgængelige for nationale og internationale samarbejdspartnere og rumagenturer til videnskabelige eksperimenter, instrumentafprøvning, kalibrering og kvalificering. De er finansieret af Aarhus Universitet, Den Europæiske Rumorganisation (ESA) og Villum Kann Rasmussen Fonden.

                                          AWTSII 2010 vindtunnel

Funktionerne i de to vindtunneler er lidt forskellige. For 2010 vindtunnelen, som er indkapslet i en ~ 2,5 x 8 m tank, er prøvevolumen meget større end i AWTSI, som er et rør med et tværsnit på 40 cm, hvilket giver et ca. 0,5 m langt prøveareal. Bortset fra størrelsen af prøvevolumen, er de opnåelige miljømæssige forhold ikke meget anderledes.



Specifikationer for AWTSII:

Tryk (0,02-1000 mbar)
Temperatur (+100- -120° C)
Støv aerosol ≈ 1-1000 cm-3
UV/optisk `solar simulator
Gas (Air, CO2, osv.)
Vindhastighed over 20 m/s
Måle volumen 2 m x 2 m x0,9
Automatiseret kontrol system

 

 

Tanken består af et ydre og et indre kammer. Det indre miljøkammer er termisk isoleret ved hjælp af avanceret super isoleringsteknologi. Vindgennemstrømningen genereres med et dobbeltrotor-viftesystem (til venstre) med en bred dynamisk rækkevidde (fra 60 til 1.200 omdr. /min), hvor strømmen er adskilt i to returkanaler over og under den centrale vindtunnel.

I testsektionen (den midterste) giver køleplader mulighed for at kontrollere prøvens temperatur og atmosfærens fugtighed (dugpunkt). Prøver nedkøles ved hjælp af et system med flydende kvælstof koblet til monteringsplatforme af massivt metal, hvilket giver mulighed for kontrol og stabilitet ved lave temperaturer; varmelegemer tillader temperaturer op til 100 ° C.  Flere hundrede kilo tunge prøver kan anbringes inden for den 2 × 2 × 0,9 m store prøveregion med mulighed for montering på en roterende og vippende orienteringsmekanisme. Der er mange flanger med vinduer og ledningsforbindelser. En intern række lysdioder på forskellige bølgelængder muliggør reproduktion af det optiske solspektrum. Det giver også mulighed for en række spektroskopiske undersøgelser. En Hg-Xe lampe med specialoptik muliggør at UV (helt ned til 200nm), der kan sammenlignes med irradiansen på overfladen af Mars, genskabes over et stort område (1 × 1 m) af prøven.

 

Ved lave vindhastigheder  forventes lange kornsuspensionstider, hvilket giver mulighed for at kontrollere støveksponeringen. Ved de højeste vindhastigheder sker fjernelse af støvet hurtigere, og resuspension af kornmaterialet bliver mulig. Der er monteret et automatisk aggregat hertil på vindtunnelen. 


Laserbaserede optoelektroniske instrumenter bruges til at kvantificere og overvåge støvets fasthæftelse og omfordeling, herunder en kommerciel Laser Doppler Vindmåler (til højre) og specielt udviklede instrumentprototyper fremstillet på Aarhus Universitet (de to til venstre). Disse instrumenter skal også bruges til vindmålingerne sammen med pitotrør.