Simulaciones fluidodinámicas del movimiento turbulento del aire., sobre un espejo cálido.

Como continuación del artículo anterior (espejo del telescopio de refrigeración) Reporto los resultados de algunas simulaciones de dinámica de fluidos realizadas en un volumen de control igual al contenido dentro de la caja principal.

Estas simulaciones se realizaron para intentar reproducir el movimiento del aire por encima del espejo primario de un telescopio newtoniano de tipo Dobsoniano., in diverse condizioni, al fine di identificare quale delle tre soluzioni indagate, presenti le migliori performance dal punto di vista della pulizia della colonna d’aria sovrastante lo specchio.  La soluzione che meno crea turbolenza, è anche quella che presumibilmente, potrà garantire un minor disturbo al fronte d’onda incidente, favorendo così una miglior visione all’oculare fin da subito, ovvero già durante quel transitorio, che porta via via lo specchio ad andare in equilibrio termico con la temperatura ambientale.

Durante questo periodo, come si sa, il primario essendo più caldo dell’aria circostante, crea un moto convettivo ascensionale turbolento, che disturba non poco l’immagine all’oculare. Per ridurre al minimo il tempo di acclimatamento dello specchio, si è soliti utilizzare delle ventole che aumentano lo scambio termico.
Come già mostrato nel precedente articolo le soluzioni maggiormente utilizzate, sostanzialmente si dividono in: ventole che soffiano aria verso lo specchio e soluzioni che cercano di aspirare l’aria da sopra lo specchio, scaricandola poi da un’apertura presente nella parte inferiore del box.

A tal proposito sono state simulate 3 diverse situazioni: convezione naturale, con ventola soffiante contro la faccia posteriore dello specchio, e con aspirazione dello strato limite, sia con specchio puntato allo zenit che con lo specchio inclinato di 45°.

CONVEZIONE NATURALE

I video sottostanti si riferiscono alla simulazione in convezione naturale, di uno specchio di 420mm di diametro.
Allo specchio è stata assegnata una temperatura opportunamente grande, 20°C superiore a quella dell’aria ambientale, in modo da far risaltare in maniera migliore i moti convettivi.

 

VENTOLA SOFFIANTE SUL RETRO DELLO SPECCHIO

In questa simulazione, in una regione quadrata di 80x80mm presente sul fondo del box del primario, è stata impostata una portata pari a quella che ha una ventola da PC delle medesime dimensione, alimentata a 12V.
In particolare la ventola usata nel telescopio reale in mio possesso, è la Artic AFACO-08000 la 52,7 m3/h.

 

ASPIRAZIONE DELLO STRATO LIMITE

Per poter utilizzare questo metodo, è necessario apportare delle modifiche al box che contiene lo specchio primario. In particolare è necessario introdurre un’ulteriore “scatola” attorno allo specchio, la quale deve presentare ovviamente un’apertura circolare per permettere alla luce di arrivare alla superficie riflettente, e posta 10/15 mm sopra di essa, in modo da lasciare solamente un’apertura sul perimetro dello specchio, dedicata al passaggio dell’aria (area dove l’aria verrà aspirata). Mentre sul fondo di questa “scatola” sarà presente un’apertura, generalmente quadrata, dove verrà posizionata la ventola che aspirerà l’aria da sopra lo specchio e la espellerà dal fondo del box.

Nel video seguente è mostrato il CAD 3D, della soluzione da me adottata e poi riprodotta nelle simulazioni.

Di seguito i risultati delle simulazioni:

 

CONCLUSIONES

E’ importante notare come le varie simulazioni siano coerenti con quanto mostrato nelle prove reali, postate nel precedente articolo, in quanto questa coerenza denota la bontà dei risultati ottenuti dalle simulazioni stesse.
Per quanto riguarda le soluzioni indagate, También en este caso, l’aspirazione dell’aria da sopra lo specchio, sembra mostrare una maggior pulizia della colonna d’aria soprastante, garantendo presumibilmente una miglior visione fin da subito.
Risulta interessante quindi, sperimentare realmente le tre soluzioni fin qui indagate, per capire le vere potenzialità dei vari metodi.
Per il prossimo articolo quindi, potrebbe risultare interessante riuscire a riprendere una stella, opportunamente sfuocata, in modo da vedere i primi gli anelli di diffrazione, e valutarne il movimento causato dalla turbolenza dell’aria sia in convezione naturale, sia con l’aspirazione dello strato limite.

Deja una respuesta