ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MÔN KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MÔN THÍ NGHIỆM HÀNG KHÔNG 2 Bài 3 Đo lực cản trên các cố.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MƠN KỸ THUẬT HÀNG KHƠNG BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MƠN THÍ NGHIỆM HÀNG KHƠNG Bài 3: Đo lực cản cố thể phi lưu tuyến GVHD: Đặng Trung Duẩn Nhóm Họ tên Mục lục MSSV Cao Hoàng Minh Thư 19 Nguyễn Thị Xuân Diệu 19 Trần Anh Tuấn 19 Nguyễn Hoàng Dung 19 Danh mục hình ảnh Danh mục bảng biểu I Mục đích thí nghiệm • Đo lực cản qua cố thể phi lưu tuyến gồm hình cầu, giọt nước, bán cầu phẳng • Vẽ biểu đồ thể mối quan hệ số Reynolds hệ số lực cản cố thể • Đối chiếu hệ số lực cản đo đạt với lý thuyết học • Nhận biết xu hướng hình học tối ưu hệ số lực cản II Lý thuyết lớp biên Khi cố thể đặt dòng chuyển động đều, lớp biên mỏng hình thành sát bề mặt Do tính nhớt, phân bố vận tốc lớp biên khơng cịn dịng tự i.e biến thiên vận tốc lớp biên lớn Lớp biên bám sát phần bề mặt vật thể, sau xảy tượng tách rời lớp biên Hiện tượng tách rời lớp biên xảy dòng chuyển động ngược dốc áp suất bên lớp biên kết hợp với ma sát bên lớp biên làm dần động dòng bên lớp biên dẫn đến tách rời lớp biên Khi dòng chuyển động tách khỏi bề mặt cố thể hình thành vết hậu lưu với cấu trúc xốy • Lớp biên phẳng: Hình 1: Các chế độ chảy dịng lưu chất phẳng • Lớp biên phát triển dọc theo chiều dài phẳng bề dày lớp biên tăng dần δ(x) - Ban đầu lớp biên trạng thái tầng, x=0 - Tại khoảng cách xcr (tương ứng với sang rối - Ngồi vùng lớp biên dịng tự khơng có ảnh hưởng tính nhớt i.e phân bố vận tốc - Trạng thái chuyển tiếp từ tầng sang rối phẳng xảy số khoảng: ), lớp biên thay đổi trạng thái từ tầng nằm Hình 2: Dịng lưu chất qua cố thể hình cầu Hình 3: Hệ số lực cản theo Reynolds cho hình cầu vài cố thể 3D III Mơ tả thiết bị thiết nghiệm Ống khí động Ống khí động (hầm gió) có đặc trưng tiêu biểu: (1) loại hở, (2) vận tốc tối đ khơng khí tiết diện khảo sát 38 m/s (137 km/h), (3) Số Mach 0.1, (4) tiết diện khảo sát kín có kích thước 400 mm (cao) x 500 mm (rộng) x 1000 mm (dài) Hình 4: Bộ điều khiển ống khí động PTN KTHK Cân khí động 2.1 Mơ tả cân khí động (FM101 Three Component Balance) Cân khí động thiết bị phổ biến thực nghiệm khí động lực học Cân khí động FM101 cung cấp hệ thống hỗ trợ dễ sử dụng cho mơ hình hầm gió để đo ba thành phần lực moment khí động tác động lên mơ hình: lực nâng, lực cản moment ngóc chúc Cân khí động có cấu tạo hình Hình 5: Cấu tạo cân khí động Hình 3-2 cho thấy việc xây dựng xác định thành phần cân bao gồm khoảng cách hai cảm biến đo lực nâng Ba lực xác định sơ là: fore lift, aft lift, drag Khoảng cách Fore Lift Aft Lift 120mm chúng cách 60mm kể từ đường trung tâm hệ thống Nghĩa vị trí đối xứng qua đường trung tâm Lift force = Force lift + Aft lift Hệ thống có đường kính trung tâm khoảng 12mm, lắp vào khoan đĩa hỗ trợ mô hình bảo đảm ống kẹp chặt mơ hình kẹp Đĩa hỗ trợ chế độ tự xoay 360 độ lực điều chỉnh góc tới mơ hình, vị trí bị khóa kẹp tỷ lệ Tấm lực khóa vị trí hai kẹp tâm, nên luôn thắt chặt không sử dụng, thay đổi mô hình, để tránh thiệt hại cho thành phần tải Không thắt chặt hai kẹp tâm, xoắn nhẹ đủ để khóa lực Thắt chặt làm hỏng flexures Các lực tác dụng lên lực truyền cách cáp linh hoạt để căng thành phần tải đo tương ứng lực Force lift, Aft lift Drag Dây cáp cho lực cản, nằm theo chiều ngang, hoạt động đường thẳng qua trung tâm mơ hình hỗ trợ, hai loại cáp dọc Aft lift Force lift hoạt động theo chiều dọc thông qua điểm xử lý với khoảng cách từ đường trung tâm mơ hình Các dây cáp từ ba thành phần tải lực kết nối dây cắm chân, có đưa vào ổ cắm chân vào chắn sau hình hiển thị bảng điều khiển Ở mặt sau thiết bị hiển thị bảng vận hành có ổ cắm chân: 0-10V tín hiệu đầu tương tự cách người dùng sử dụng tín hiệu để tham gia với giao diện khác 2.2 Nguyên lý hoạt động cân • Cảm biến đo lực: Cảm biến đo lực (Load cell) thiết bị dùng để chuyển đổi lực thành tín hiệu điện Có thể phân loại loadcells theo: - Phân loại Loadcell theo lực tác động: chịu kéo (shear loadcell), chịu nén (compression loadcell), dạng uốn (bending), chịu xoắn (Tension Loadcells) - Phân loại theo hình dạng: dạng đĩa, dạng thanh, dạng trụ, dạng cầu, cầu bi, cầu trụ, dạng chữ S… Cảm biến lực LCEB loadcell sử dụng cân khí động học FM101có thơng số nhà sản xuất đưa sau: Model: LCEB-50 Date: 14-May-13 Capacity: 50lbf Serial: 700530 Output compression: 3.21967mV/V PERFORMANCE DATA Nominal Output-mV/V……………………………………… Input Resistance-ohms…………………………………… 350+50/-3.5 Output Resistance-ohms………………………………… 350±3.5 Recommended Excitation-VDC……………………………… 10 Non-Linearity-%Rated Output………………………………