De windtunnel van Technische Stromingsleer (faculteit WB) wordt verbouwd en ligt in stukken uit elkaar. Vanaf volgend jaar zullen acoustische metingen van omstroomde objecten plaatsvinden in een doodstille anechoïsche kamer.
De meubelmakers die begin jaren '70 de windtunnel in hal IV WB maakten uit speciaal multiplex (meubelplaat), zijn tegenwoordig niet meer te vinden. Voor 350 000 duizend 'oude guldens' kon de vakgroep Technische Stromingsleer van professor Van Wijngaarden destijds beschikken over een windtunnel met een gesloten glazen meetsectie van 90 bij 70 centimeter waarin windsnelheden haalbaar waren van vijf tot zestig meter per seconde. Een superventilator met een vermogen van 40 kilowatt stond daartoe onder in de kelder. Een 'suskamer' - waar de lucht kan expanderen en tot rust kan komen - zorgde voor een mooie homogene stroom. Daarmee was de tunnel uitermate geschikt voor practica en voor experimenten van promovendi.
Professor Harry Hoeijmakers legt uit dat een grootscheepse verbouwing van de traditionele windtunnel nodig is. Hoeijmakers: 'Als gevolg van de nieuwe samenwerking met TNO-TPD in het kenniscentrum Geluid en Trillingen, gaan we ons toeleggen op acoustische metingen. De gesloten meetsectie wordt open gemaakt zodat een vrije straal ontstaat. Daaromheen komt een geluidabsorberende kamer van zes bij zes bij vier meter. De objecten komen in de luchtstroom te hangen terwijl de microfoons zelf in de totaal afgeschermde anechoïsche kamer hangen en dus zelf niet omstroomd worden. Dat mag ook niet want dat zou ze de meetresultaten ernstig verstoren.'
Unheimisch
De totaal geïsoleerde kamer komt op speciale poten op het open gedeelte, de uitblaasopening en opvangtrechter, van de vrije straal te staan. Wanden, plafond en vloer van de kamer zijn bekleed met geluiddempende wiggen, een soort grote eierdozen. Een geluidsarm loopnet maakt de kamer toegankelijk.
'Het betreden van een anechoïsche kamer is een unheimische gebeurtenis', vertelt Wim Gorissen, UD bij Technische Stromingsleer. 'Behalve het stromen van je eigen bloed hoor je niets. Een mens is ingesteld op geluid. Daardoor wil je ook iets horen en is het beangstigend als dit niet het geval is.'
Dempers
Het houten frame van de windtunnel blijft bestaan maar de randapparatuur verandert totaal. Zo zal het geluid van de nieuwe ventilatorlinks en rechts gedempt worden door coulissendempers die eruit zien als matrassen. Het geluid van de ventilator mag niet voor- of achteruit omdat rondzingende frequenties de metingen kunnen storen.
Voor de ventilator gaat de voorkeur uit naar een axiale propeller, eerder dan naar een centrifugaalpomp. Door de open constructie - met uitblaasopening en opvangtrechter - wordt de lucht door de tunnel gecirculeerd: de ventilator zuigt aan de achterkant zijn eigen lucht aan alvorens die aan de voorkant weer uit te persen. Door de coulissendempers, de open constructie en de suskamer treden bij iedere ronde verliezen op. 'Maar we willen hoe dan ook de snelheid van 60 m/s blijven halen. Daarom hebben we een krachtige ventilator nodig,' zegt ir. Niek Verhaagen die belast is met de verbouwing van de windtunnel.
Van verschillende binnen- en buitenlandse firma's zijn de belangrijkste offertes inmiddels binnen voor de bouw van de anechoïsche kamer, de dempers en de ventilator. Wat nu volgt is een lastig keuzeproces waarbij TNO en het Nederlands laboratorium voor Lucht en Ruimtevaart (NLR) als adviseur optreden. Daarna kan de daadwerkelijke bouw starten.
Hoeijmakers: 'Een belangrijke taak voor ons in het kenniscentrum Geluid en Trillingen is om te valideren of de theoretische voorspellingen in de praktijk inderdaad gelden. De objecten die wij testen zijn ongeveer van een schaal 1 op 10. Daarbij moet men denken aan windturbinebladen, vliegtuigvleugels en speciale caviteiten zoals de harmonicaconstructies tussen treinwagons. Ook de wielkasten en de poten van landingsgestellen en de opklapbare luiken van vliegtuigen vormen een hinderlijke bron van lawaai.'
Smart skin
De tunnel is zo ontworpen dat ook metingen met een gesloten meetsectie mogelijk blijven. Hierdoor blijft de windtunnel bruikbaar door studenten voor practica. Heel stiekem speelt Hoeijmakers met de gedachte om speciale microfoons te ontwikkelen die in de afsluitwanden gemonteerd kunnen worden.
Bij dergelijke 'toekomstmuziek' hoort ook het ontwikkelen van de smart skin technieken waarbij een omstroomd oppervlak zichzelf intelligent aanpast aan wisselende omstandigheden. Hoeijmakers hoopt met de experimenten te kunnen bijdragen aan nieuwe concepten, zoals speciale zaagtandvormige oppervlakken aan de achterkant van windturbines. In speciale gevallen kan antigeluid een oplossing zijn voor geluidsoverlast. Dit is de specialiteit van collega professor Michel Verhagen van Technische Natuurkunde die ook in het kenniscentrum participeert. Een derde partner is de vakgroep Technische Mechanica WB geleid door professor Henk Tijdeman, gespecialiseerd in geluid als gevolg van aero-elastische koppeling.
In Nederland neemt de windtunnel van WB een middenpositie in. Zo bezit TNO-TPD een kleine windtunnel met een straaldoorsnede van 20x20 centimeter. Het NLR in de Noordoostpolder heeft een kleine anechoïsche tunnel van 40x40 centimeter. Gigantisch is de Duits-Nederlandse Windtunnel (DNW), eveneens in de Noordoostpolder, waar beide landen flink investeerden in een dure opstelling van 8x6 meter doorsnede. Wim Gorissen: 'Met een schaal van 1 op 10 is onze windtunnel uitermate geschikt voor het gewone audiogebied. Met verschillende typen en aantallen microfoons kunnen we daar goede meetresultaten boeken.'
De windtunnel in aanbouw
