Nghiên cứu tính toán khí động lực học của tương tác cánh chính và cánh đuôi ngang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Bùi Vinh Bình NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA TƯƠNG TÁC CÁNH CHÍNH VÀ CÁNH ĐI NGANG Chun ngành : Kỹ thuật Cơ khí động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Kỹ thuật Cơ khí động lực NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Hồng Thị Bích Ngọc Hà Nội – Năm 2014 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu máy bay hạng nhẹ, tốc độ thấp 1.2 Đặc tính khí động ổn định máy bay CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khí động lực học cánh .9 2.1.1 Các đặc trưng hình học hình chiếu cánh 2.1.2 Profile cánh .11 2.1.3 Đặc trưng khí động cánh hữu hạn 13 2.2 Tương tác cánh cánh ngang .16 CHƯƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ SỐ 19 3.1 Mơ tả thí nghiệm 19 3.1.1 Chuẩn bị thí nghiệm 19 3.1.2 Thực thí nghiệm 22 3.2 Mơ hình mơ Fluent .26 3.3 Kết thực nghiệm so sánh với kết mô số .27 3.3.1 Đo áp suất cánh ngang, khơng có cánh 27 3.3.2 Đo áp suất cánh đuôi ngang với khoảng cách hai cánh L=285 mm 31 3.3.3 Đo áp suất cánh đuôi ngang với khoảng cách hai cánh L=370 mm 40 3.3.4 So sánh kết thực nghiệm mô hai trường hợp khoảng cách hai cánh L=285mm L=370mm 46 CHƯƠNG MỘT SỐ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG SỐ .49 4.1 Tính tốn mơ ứng dụng cho máy bay RV – Đánh giá ảnh hưởng vị trí bố trí cánh đuôi ngang theo phương đứng 49 4.2 Tính tốn mơ với trường hợp cánh ngang bố trí gần cánh – So sánh đánh giá kết tính tốn phương pháp giải tích 57 4.2.1 Kết giải tích góc dịng dạt sau cánh 57 4.2.2 Tính tốn mơ trường hợp cánh ngang bố trí gần cánh 59 4.2.3 So sánh kết tính tốn mơ số kết tính tốn giải tích 64 4.3 Tính tốn mơ với trường hợp vị trí cánh ngang thay đổi theo phương dọc – Đánh giá ảnh hưởng khoảng cách hai cánh .65 KẾT LUẬN .69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: luận văn cơng trình nghiên cứu thực cá nhân, thực hướng dẫn khoa học PGS TS Hồng Thị Bích Ngọc Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố hình thức Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Bùi Vinh Bình DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU Kí hiệu A Diện tích cánh máy bay (m2) b Sải cánh (m) c Dây cung profile cánh (m) cm Dây cung khí động trung bình cánh máy bay (m) cr Dây cung gốc cánh (m) ct Dây cung mút cánh (m) cG Điểm đặt trọng tâm máy bay cP Điểm đặt tâm áp cánh máy bay Cd Hệ số lực cản profile cánh CD Hệ số lực cản cánh Cl Hệ số lực nâng profile cánh CL Hệ số lực nâng cánh CM Hệ số mômen cp Hệ số áp suất D Lực cản cánh/máy bay (N) iT Góc đặt cánh (độ) iW Góc đặt cánh (độ) L Lực nâng cánh/máy bay (N) M Mômen (Nm) F Lực đẩy động máy bay (N) p Áp suất điểm (N/m2) p Áp suất vô (N/m2) U Vận tốc dịng vơ (m/s)  Góc tới (độ)  Góc nhị diện cánh máy bay (độ)  Góc ảnh hưởng dịng dạt sau (độ)  Góc vuốt cánh máy bay (độ)  Tỷ số thon cánh máy bay  Tỷ số dạng cánh máy bay  Khối lượng riêng (kg/m3) DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật áp kế kĩ thuật số DM 3501 20 Bảng 4.1 Các thông số RV sử dụng mô 50 Bảng 4.2 Hệ số lực khí động với ba trường hợp đặt cánh đuôi ngang 54 (a, b, c) Bảng 4.3 Các thơng số cánh tính tốn giải tích 57 Bảng 4.4 Các thơng số cánh tính tốn mơ 59 Bảng 4.5 Hệ số lực khí động cánh ngang cánh với 63 L=1.25C Bảng 4.6 Các thơng số cánh tính tốn mơ với L thay đổi 65 Bảng 4.7 Hệ số lực khí động cánh ngang cánh với L 67 thay đổi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Máy bay Cessna 172 Hình 1.2 Máy bay Mini-MAX Hình 1.3 Máy bay RV Hình 1.4 Cấu hình máy bay đơn giản Hình 1.5 Hệ trục tọa độ gắn máy bay Hình 1.6 Sơ đồ lực tác dụng lên máy bay cG nằm trước cP Hình 1.7 Sơ đồ lực tác dụng lên máy bay cG nằm sau cP Hình 1.8 Sơ đồ lực tác dụng lên máy bay cG trùng cP Hình 2.1 Các thơng số mặt chiếu cánh Hình 2.2 Các kiểu hình dạng hình chiếu cánh với tỉ số 10 thon  khác Hình 2.3 Các đặc trưng hình học profile cánh 11 Hình 2.4 Phân bố áp suất lưng bụng profile cánh 12 Hình 2.5 Phân bố hệ số áp suất cP dọc theo chu tuyến profile 13 Hình 2.6 Phân bố lực nâng theo phương sải cánh 14 Hình 2.7 Thay đổi phân bố hệ số lực nâng nửa sải cánh tỉ 14 số dạng thay đổi Hình 2.8 Sự lệch dịng xốy đầu mút cánh hữu hạn 15 Hình 2.9 Nguồn gốc lực cản cảm ứng biểu diễn góc dịng dạt sau 16 Hình 2.10 Các góc đặc trưng hoạt động cánh cánh 16 ngang Hình 3.1 Ống khí động AF 6116 19 Hình 3.2 Mơ hình cánh thí nghiệm - Profile Naca 4412 21 Hình 3.3 Mơ hình cánh ngang thí nghiệm - Profile Naca 0012 21 Hình 3.4 Sơ đồ mơ hình hệ hai cánh 22 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý đo áp suất mơ hình cánh ngang 23 Hình 3.6 Kiểm tra độ song song cánh với đáy buồng thử 23 Hình 3.7 Kết đo hiển thị phần mềm xử lý sơ Excel 24 Hình 3.8 Mơ hình lưới Gambit 26 Hình 3.9 Mơ hình lưới Fluent 26 Hình 3.10 Gá lắp cánh ngang buồng thử ống khí động (khơng 27 có cánh chính) Hình 3.11 Vị trí lỗ đo áp suất profile cánh ngang (N0012) 28 Hình 3.12 Cường độ tín hiệu 30000 lần đo thể hình máy 28 tính - Điểm số lưng (lỗ số 3) thí nghiệm p  p  56.07 Hình 3.13 Cường độ tín hiệu 30000 lần đo thể hình máy 29 tính - Điểm số bụng (lỗ số 8) thí nghiệm p  p   57.28 Hình 3.14 Hệ số áp suất tiết diện trung bình cánh ngang khơng 29 có cánh - So sánh kết thực nghiệm mô (  H _ N 0012   ) Hình 3.15 Hệ số áp suất cánh đuôi ngang (kết từ Fluent) 30 Hình 3.16 Gá lắp cánh cánh ngang buồng thử ống 31 khí động (khoảng cách hai cánh: L  285 mm) Hình 3.17 Sơ đồ mơ hình hệ hai cánh cách L  285 mm 31 Hình 3.18 Hệ số áp suất tiết diện trung bình cánh ngang - So 32 sánh kết thực nghiệm mô (  W _ N 4412   ; L  285 ) Hình 3.19 Hệ số áp suất tiết diện trung bình cánh ngang - So 33 sánh kết thực nghiệm mô (  W _ N 4412   ; L  285 ) Hình 3.20 Hệ số áp suất tiết diện trung bình cánh đuôi ngang - So 34 sánh kết thực nghiệm mô (  W _ N 4412   ; L  285 ) Hình 3.21 Hệ số áp suất tiết diện trung bình cánh đuôi ngang - So 35 sánh kết thực nghiệm mô (  W _ N 4412   ; L  285 ) Hình 3.22 Hệ số áp suất tiết diện trung bình cánh ngang - So 35 sánh kết thực nghiệm mô (  W _ N 4412  8 ; L  285 ) Hình 3.23 Hệ số áp suất tiết diện trung bình cánh ngang - So 36 sánh kết thực nghiệm mô (  W _ N 4412  10  ; L  285 ) Hình 3.24 Hệ số áp suất tiết diện trung bình cánh ngang - So sánh kết thực nghiệm mô (  W _ N 4412  12  ; L  285 ) 37 MỘT SỐ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG SỐ Góc dịng dạt sau phụ thuộc vào ba yếu tố: góc tới cánh ( W ), góc dịng dạt sau góc tới cánh khơng (  ) độ thay đổi góc dịng dạt sau theo góc tới ( d ) Cơng thức tính tốn chi tiết thành phần d trình bày chương 2: 2CL  0 d 2CL  , 0  W d  W W W Thay số trường hợp tính tốn đây:     CL W  2CL  0 W , W  ,  0.315 (kết tính tốn mơ cánh chữ nhật profile Naca 4412, sải cánh tương đối  W  , góc tới 0o), suy ra: 0  Đổi sang độ:    0.315  0.033 (rad) 3.14  0.033  180  1.89 3.14 Góc tới cánh ngang ảnh hưởng dịng tạt sau cánh trường hợp là:  tail    1.89 Một số nhận xét phương pháp giải tích: Phương pháp giải tích tính góc tới cánh ngang gây nên dịng dạt sau cánh khơng xét đến số yếu tố sau: - Khoảng cách cánh cánh (theo phương ngang) - Vị trí bố trí cánh ngang so với cánh theo phương đứng Phần thực tính tốn mơ để so sánh với kết tính tốn theo phương pháp giải tích Tuy nhiên với phương pháp tính tốn mơ phỏng, thơng số khơng có mặt phương pháp giải tích nói cần thiết phải có mặt phương pháp tính tốn số, điều kiện thiết lập tốn số 58 MỘT SỐ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG SỐ 4.2.2 Tính tốn mơ trường hợp cánh ngang bố trí gần cánh Với giả thiết phương pháp giải tích nói trên, cơng thức tính tốn góc tới cánh ngang ảnh hưởng dịng dạt sau cánh tương ứng với trường hợp cánh ngang bố trí sát cánh Trong phương pháp tính tốn mơ phỏng, cánh ngang cần có khoảng định so với cánh (điểm tạo nên kết khác biệt so với phương pháp giải tích) Các thơng số hệ thống cánh cánh ngang ứng dụng phương pháp tính tốn số cho bảng 4.4 Bảng 4.4 Các thông số cánh tính tốn mơ TT Thơng số Kí hiệu Giá trị Profile cánh Dây cung cánh C 1m Hệ số dạng cánh  Góc đặt cánh iW 0 Góc đặt cánh ngang iT 0 Profile cánh đuôi ngang Dây cung cánh đuôi ngang c 0.6C Hệ số dạng cánh đuôi ngang  Khoảng cách hai cánh L 1.25C 10 Vận tốc dịng vơ U 16 m/s a Cao, H 0.01C b Ngang, H c Thấp, H - 0.01C 11 Naca 4412 Naca 0012 Vị trí độ cao cánh ngang so với cánh 59 MỘT SỐ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG SỐ So với mơ hình cánh tính tốn theo phương pháp giả tích (bảng 4.3), mơ hình cánh tính tốn theo phương pháp mơ số (bảng 4.4) có thêm thơng số vị trí cuối bảng 4.4 mơ tả cụ thể điều kiện hình học động học tốn Hình 4.4 Trường vận tốc mặt gốc cánh với H=0.01C, H=0, H=-0.01C (Cánh chính: N4412, =0o, C=1m, =6; Cánh đuôi ngang: N0012, =0o, c=0.6C, =4; L=1.25 C; U=16m/s) Trên hình 4.4 trình bày kết tính tốn mơ trường phân bố vận tốc mặt gốc cánh ba trường hợp cánh đuôi ngang bố trí cao hơn, độ cao thấp so với cánh Kết hình cho thấy khác vùng vết phía sau mép cánh tới mép vào cánh ngang ba trường hợp Phân tích định lượng vùng tương tác cần trình bày hình phóng to phần (hình 4.5) 60 MỘT SỐ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG SỐ Hình 4.5 trình bày đường trục vết (đường vận tốc cực tiểu) vết khí động sau cánh mặt gốc cánh trường hợp khơng có cánh ngang đường vận tốc cực tiểu vùng vết cánh ba trường hợp cánh ngang bố trí cao cánh chính, độ cao với cánh thấp cánh So sánh kết hình 4.5 rút số nhận xét sau: - Đường trục vết (đường vận tốc cực tiểu) sau cánh khơng có cánh ngang đường xuống khơng tuyến tính - Tại vị trí cách mép cánh 0.25C (là vị trí đặt cánh đuôi ngang), chiều vận tốc nghiêng xuống vận tốc cực tiểu trục vết có giá trị gần vận tốc biên vết Vì vậy, giá trị vận tốc lõm vết sau cánh ảnh hưởng không nhiều tới cánh đuôi ngang đặt vị trí cách mép cánh LW  - Khi bố trí cánh ngang nằm vùng vết cánh chính, trường phân bố vận tốc vết bị nhiễu Đường vận tốc cực tiểu vết sau cánh lệch so với đường trục vết khí khơng có cánh ngang - Trong ba trường hợp b, c, d xét hình 4.5, đường vận tốc cực tiểu khác rõ rệt so với đường trục vết khơng có cánh ngang khoảng cách 0.15C tính từ mép cánh Điểm dừng vận tốc mép vào cánh đuôi ngang khơng phụ thuộc vào vị trí bố trí theo phương đứng mà phụ thuộc nhiều vào biên dạng mép vào cánh ngang góc đặt cánh cánh ngang Vị trí điểm dừng ảnh hưởng đến quy luật phân bố áp suất cánh Điều lý giải hệ số lực nâng cánh ngang sinh dịng dạt sau cánh ba trường hợp cánh ngang bố trí cao cánh (b), cánh ngang bố trí độ cao với cánh (c) cánh ngang bố trí thấp cánh (d) có giá trị âm độ sai lệch giá trị khơng có quy luật xác định thay đổi vị trí cánh ngang theo phương đứng (kết hệ số lực nâng cánh ngang trình bày bảng 4.5) 61 MỘT SỐ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG SỐ LW = 0.25C a) Mép cánh Đường trục vết sau cánh (khơng có cánh đuôi ngang) Đường vận tốc cực tiểu vết (cánh đuôi ngang đặt cao H=0.01C) b) Mép cánh CÁNH ĐI Đường vận tốc cực tiểu vết (cánh đuôi ngang đặt ngang H=0) c) Mép cánh CÁNH ĐI Đường vận tốc cực tiểu vết (cánh đuôi ngang đặt thấp H=-0.01C) d) Mép cánh CÁNH ĐI Hình 4.5 Đường vận tốc cực tiểu vết sau cánh khơng có cánh ngang cánh ngang ba vị trí H=0.01C, H=0, H=-0.01C 62 MỘT SỐ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG SỐ Bảng 4.5 trình bày kết tính tốn hệ số lực cánh ngang cánh với trường hợp vận tốc dòng tự U = 16m/s U = 90m/s Có thể thấy hệ số lực (lực nâng, lực cản) cánh ngang cánh có khác (với giá trị khơng lớn) vị trí khác theo phương đứng (cao, ngang, thấp) Ở hai giá trị khác vận tốc dòng tự do, U = 16m/s U = 90m/s, hệ số lực khí động khơng thứ ngun thay đổi không nhiều (do vận tốc tương ứng với dịng khơng nén có số Mach nhỏ 0.3) Tuy nhiên, cần lưu ý vị trí bố trí cánh ngang theo phương đứng trường hợp xét nằm giới hạn định vùng ảnh hưởng vết khí động sau cánh Nếu cánh ngang bố trí q cao thấp so với cánh chính, để cánh ngang khơng cịn nằm vùng ảnh hưởng vết sau cánh dịng tới cánh ngang giống dịng tới chuyển động vơ khơng bị kích động Bài tốn khí động cánh ngang lúc có dạng tốn dịng qua cánh đơn Bảng 4.5 Hệ số lực khí động cánh ngang cánh với L=1.25C Cánh chính: N4412, =0o, C=1m, =6; Cánh đuôi ngang: N0012, =0o, c=0.6C, =4; khoảng cách hai cánh L=1.25C Trường hợp CL CD CL CD cánh cánh cánh cánh U = Cao (b) -0.10300 1.9568e-2 0.27915 1.999e-2 16m/s Ngang (c) -0.098500 1.923e-2 0.28010 1.9835e-2 Thấp (d) -0.10400 1.859e-2 0.28150 1.9837e-2 U = Cao -0.11392 1.808e-2 0.29300 1.9164e-2 90m/s Ngang -0.10724 1.801e-2 0.29569 1.9004e-2 Thấp -0.11072 1.7517e-2 0.29696 1.9002e-2 63 MỘT SỐ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG SỐ 4.2.3 So sánh kết tính tốn mơ số kết tính tốn giải tích Các kết hệ số lực nâng cánh đuôi ngang tính tốn phương pháp mơ số trường hợp trình bày bảng 4.5 cho thấy giá trị lực nâng nằm khoảng (0.1  0.11) , giá trị tương ứng với góc tới cánh ngang khoảng -1.3o Trong tính tốn giải tích phần 4.2.1 cho kết góc dịng tạt sau -1.89o Sự sai khác kết giải tích kết mô số lý giải nguyên nhân biểu thức tính tốn phương pháp giải tích khơng xét đến khoảng cách mép cánh mép vào cánh ngang, khơng xét đến vị trí bố trí cánh ngang theo phương đứng khơng xét đến hình dạng profile cánh ngang 64 MỘT SỐ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG SỐ 4.3 Tính tốn mơ với trường hợp vị trí cánh ngang thay đổi theo phương dọc – Đánh giá ảnh hưởng khoảng cách hai cánh Với mơ hình hệ thống cánh cánh ngang xét phần trước, phần thực tính tốn mơ với khoảng cách cánh cánh ngang thay đổi (với cánh ngang bố trí độ cao với cánh chính) Thơng số hình học động học trường hợp tính tốn phần cho bảng 4.6 Bảng 4.6 Các thơng số cánh tính tốn mơ với L thay đổi TT Thơng số Kí hiệu Giá trị Profile cánh Dây cung cánh C 1m Hệ số dạng cánh W Góc đặt cánh iW 0 Góc đặt cánh ngang iT 0 Profile cánh đuôi ngang Dây cung cánh đuôi ngang c 0.6C Hệ số dạng cánh ngang H Vận tốc dịng vơ U 16 m/s a L 1.25C b L 1.5C c L 2C d L 1.85C e L 3.7C 10 Naca 4412 Naca 0012 Khoảng cách hai cánh 65 MỘT SỐ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG SỐ Hình 4.6 đồ thị hệ số lực nâng cánh phụ thuộc vào khoảng cách cánh cánh ngang so sánh với kết trường hợp khơng có cánh ngang Kết tính tốn cho thấy khoảng cách hai cánh ảnh hưởng rõ rệt đến hệ số lực nâng cánh Hệ số lực nâng cánh giảm mạnh cánh ngang bố trí gần cánh Đồ thị hệ số lực nâng cánh theo khoảng cách hai cánh có dạng đường cong lồi tiệm cận giá trị hệ số lực nâng cánh khơng có cánh ngang Canhduoi N0012 =0o (canhchinh N4412 =0o) 0.32 CL canh chinh 0.31 0.3 0.29 CL-W co canh duoi ngang CL-W khong co canh duoi ngang 0.28 150 200 250 300 Khoang cach hai canh L(mm) 350 Hình 4.6 Hệ số lực nâng cánh phụ thuộc vào khoảng cách hai cánh (Cánh chính: N4412,  W   , C=1m,  W  ; Cánh đuôi ngang: N0012,  H   , c=0.6C,  H  ; U=16m/s) Với thay đổi khoảng cách hai cánh, hệ số lực cản cánh có thay đổi khơng nhiều (giảm nhẹ hai vị trí khoảng cách gần, sau gần khơng đổi ba vị trí khoảng cách xa) Đồ thị biến đổi hệ số lực cản hệ số lực nâng cánh theo khoảng cách hai cánh trình bày hình 4.7 Kết hình 4.7 cho thấy, chất lượng khí động ( C L / C D ) cánh trường hợp khoảng cách hai cánh nhỏ không tốt Giá trị cụ thể hệ số lực nâng, lực cản cánh cánh ngang phụ thuộc vào khoảng cách cánh cánh ngang cho bảng 4.7 66 MỘT SỐ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG SỐ Canhduoi N0012 =0o (canhchinh N4412 =0o) CL va CD canh chinh 0.4 0.3 He so CL 0.2 He so CD 0.1 100 150 200 250 300 350 Khoang cach hai canh L(mm) 400 Hình 4.7 Hệ số lực nâng hệ số lực cản cánh phụ thuộc vào khoảng cách hai cánh (Cánh chính: N4412,  W   , C=1m,  W  ; Cánh đuôi ngang: N0012,  H   , c=0.6C,  H  ; U=16m/s) Bảng 4.7 Hệ số lực khí động cánh ngang cánh với L thay đổi Cánh chính: N4412,  W   , C=1m,  W  Cánh đuôi ngang: N0012,  H   , c=0.6C,  H  ; U=16m/s C L _ N 0012 C D _ N 0012 C L _ N 4412 C D _ N 4412 L = 1.25 C -0.09378 0.0201 0.2797 0.0206 L = 1.50 C -0.10160 0.0188 0.2960 0.0219 L = 2.00 C -0.09854 0.0186 0.3071 0.0226 L = 2.85 C -0.09076 0.0077 0.3130 0.0227 L = 3.70 C -0.08998 0.0026 0.3148 0.0227 Trường hợp Kết bảng 4.7 cho thấy, hệ số lực nâng cánh đuôi ngang có giá trị âm giá trị tuyệt đối giảm theo khoảng cách hai cánh tính từ trường hợp L1.5C Với trường hợp cánh ngang bố trí gần cánh L=1.25C, kết nằm ngồi quy luật nói trên, điều lý giải vùng đầu 67 MỘT SỐ TÍNH TỐN ỨNG DỤNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG SỐ vết gần mép cánh chính, tham số khoảng cách hai cánh yếu tố bên cạnh nhiều yếu tố chuyển tiếp từ lớp biên sang vết vùng mép cánh gây nhiễu động vùng Hệ số lực cản cánh đuôi ngang giảm rõ rệt khoảng cánh hai cánh tăng Trên hình 4.8 trình bày đồ thị giá trị tuyệt đối hệ số lực nâng (đổi dấu âm sang dấu dương) đồ thị hệ số lực cản cánh đuôi ngang phụ thuộc vào khoảng cách hai cánh -CL va CD canh duoi ngang Canhduoi N0012 =0o (canhchinh N4412 =0o) 0.12 0.09 - CL-H canh duoi ngang 0.06 CD-H canh duoi ngang 0.03 150 200 250 300 Khoang cach hai canh L(mm) 350 Hình 4.8 Hệ số lực nâng (-CL) hệ số lực cản (CD) cánh đuôi ngang phụ thuộc vào khoảng cách hai cánh (Cánh chính: N4412,  W   , C=1m,  W  ; Cánh đuôi ngang: N0012,  H   , c=0.6C,  H  ; U=16m/s) 68 KẾT LUẬN KẾT LUẬN Cánh đóng vai trị tạo lực nâng cho máy bay cánh ngang giữ vai trị điều khiển độ cao bay Tương tác cánh cánh ngang phương diện khí động lực học sở cho việc tính tốn ổn định bay theo phương dọc Trong khn khổ luận văn này, tính tốn khí động lực học tương tác cánh cánh đuôi ngang hạn chế phạm vi chế độ bay với cánh cánh ngang không thực chức điều khiển Luận văn thực hai phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đo áp suất cánh đuôi ngang (với khoảng cách hai cánh thay đổi giá trị góc tới cánh thay đổi) tính tốn mơ tương tác cánh cánh ngang để so sánh với kết thực nghiệm mở rộng nghiên cứu cho số trường hợp khác Với phương pháp thực nghiệm, luận văn thực xây dựng quy trình thực nghiệm đo áp suất cánh ngang ống khí động hở với kết đo có độ xác cao so sánh với kết tính tốn số Các cánh mơ hình thí nghiệm gia cơng với độ xác cao máy CNC Để đảm báo tránh gây nhiễu cho dòng bao quan cánh, cánh đuôi ngang gia công rỗng, mặt cánh khoan 10 lỗ đo áp 0.4mm dây dẫn áp suất từ lỗ đo áp đến áp kế luồn tồn vào cánh Có thể nói, cơng đoạn thực nghiệm công phu tỉ mỉ từ việc gia công cánh, đến gá lắp cánh buồng thử ống khí động, trình thực đo đạc Thực nghiệm tiến hành với mơ hình cánh 3D với cánh cánh ngang gá cơng xơn thành buồng thử ống khí động, nên việc chế tạo đồ gá kiểm tra chỉnh lắp ráp cần thực theo quy trình nghiêm túc Độ xác kết đo cịn liên quan đến việc chọn số lượng mẫu đo, thực nghiệm chọn số lượng mẫu đo 30000 lần lấy mẫu cho kết đo 69 KẾT LUẬN Phương pháp tính tốn mơ số thực phần mềm Fluent Sự tương tự tốt kết mô kết thực nghiệm đo áp suất cánh đuôi ngang xác nhận độ xác kết đo thực nghiệm, đồng thời xác nhận tính xác thao tác khai thác sử dụng phần mềm Fluent Trên sở này, tính tốn số mở rộng trường hợp vị trí cánh ngang thay đổi theo phương dọc phương đứng để đánh giá ảnh hưởng tương tác cánh cánh cánh đuôi ngang theo thông số Các kết thực nghiệm tính tốn mơ số thực cho phép rút nhận xét sau: a Khoảng cách cánh cánh ngang theo phương dọc Đây thơng số có ảnh hưởng rõ rệt đến lực khí động cánh cánh ngang Cánh gây nên dịng dạt sau ảnh hưởng trực tiếp lên cánh đuôi ngang tạo nên góc tới âm cánh ngang Khoảng cánh hai cánh gần, góc dịng dạt sau tác động lên cánh đôi ngang lớn Đồng thời, có mặt cánh ngang có tác động trở lại cánh chính, làm giảm lực nâng cánh Khoảng cách hai cánh gần, lực nâng cánh giảm Tương tác cánh cánh ngang gây ảnh hưởng lực cản hai cánh so với ảnh hưởng lực nâng Sự thay đổi lực nâng cánh đuôi ngang lực nâng cánh chính, dù với giá trị khơng lớn, với khoảng cách hai cánh có giá trị xác định, tạo nên thay đổi cân mơmen chúc ngóc (quanh trục Oy) lực theo phương đứng Giá trị lực nâng lên cánh cánh ngang sở cho việc tính tốn ổn định dọc máy bay b Vị trí cánh ngang theo phương đứng Cũng nhận xét a, thay đổi lực nâng cánh cánh ngang gây nên thay đổi vị trí tương quan hai cánh, dù với giá trị khơng lớn, gây nên thay đổi không nhỏ cân mômen lực theo phương đứng 70 KẾT LUẬN Bên cạnh đó, thơng số khoảng cách độ cao H cịn đóng vai trị tạo nên giá trị mơmen lực theo phương ngang, nghĩa với thay đổi dù khơng lớn lực cản cánh hay lực cản cánh ngang, gây thay đổi không nhỏ cân mômen lực theo phương ngang Trên thực tế, thay đổi lực khí động có điểm đặt lệch với trục cân tạo nên thay đổi cân mơmen đổi với điểm trung hịa Vì vậy, vị trí cánh ngang theo phương đứng tính tốn phối trí chặt chẽ với vị trí bố trí cánh thân c Dạng cánh chính, góc đặt cánh cánh chính, dạng cánh ngang, góc đặt cánh cánh đuôi ngang Các thông số liên quan trực tiếp tới giá trị lực khí động cánh Riêng với góc đặt cánh cánh ngang, góc có giá trị góc âm góc dương định phụ thuộc vào phối trí cánh cánh ngang nhằm đảm bảo cân mômen lực theo phương đứng Hướng phát triển nghiên cứu Trên sở kết luận văn thực hiện, mở rộng nghiên cứu theo hướng sau: - Tương tác cánh cánh ngang xét phương diện ổn định - Tương tác khí động lực học ổn định cánh cánh ngang chế độ bay có điều khiển 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồng Thị Bích Ngọc (2012), Máy thủy khí cánh dẫn, NXB khoa học & kỹ thuật [2] Anderson, Jr (2000), Introduction to Flight, 4th edition, McGraw-Hill, Singapore [3] McCormick, B.W (1995) , Aerodynamics, aeronautics, and flight mechanics, 2nd edition, John Wiley & Sons,Inc, USA [4] Nelson, R.C (1997), Flight stability and Automatic control, McGraw-Hill, Hardcover [5] Riegels, F.W (1961), Aerofoil sections, Results from wind-tunnel investigations theoretical foundations, Butterworths, London [6] Schlichting H., Truckenbrodt E.A (1979), Aerodynamics of the airplane, McGraw-Hill Hardcover 72 ... định ảnh hưởng tương tác lực khí động cánh cánh ngang nội dung nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu tính tốn khí động lực học tương tác cánh cánh ngang Phương pháp nghiên cứu luận văn phương pháp thực... mơmen lớn Lực cản cánh đuôi ngang, lực cản cánh lực đẩy động lực thành phần phương trình cân mơmen lực theo phương ngang Vị trí tương đối cánh ngang cánh liên quan trực tiếp mômen lực ngang GIỚI... thay đổi vị trí cánh ngang theo phương dọc phương đứng thực tính tốn nhằm đánh giá ảnh hưởng thông số đến lực khí động cánh cánh ngang Giá trị lực nâng lực cản cánh cánh đuôi ngang kết hợp với