Nghiên cứu đặc tính khí động học của khí cụ bay khi có ảnh hưởng của mặt giới hạn

Nghiên cứu đặc tính khí động học của khí cụ bay khi có ảnh hưởng của mặt giới hạn

Bộ giáo dục v đo tạo Viện khoa học v công nghệ việt nam Viện cơ học Phan xuân tăng Nghiên cứu đặc tính khí động học của khí cụ bay khi có ảnh hởng của mặt giới hạn Chuyên ngnh: Cơ học chất lỏng Mã số: 62 44 22 01 Tóm tắt luận án tiến sĩ cơ học H Nội 2009 Công trình đợc hoàn thành tại: Viện Cơ học -Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam Ngời hớng dẫn khoa học: 1. GS.TSKH Dơng Ngọc Hải 2. PGS.TS Phạm Vũ Uy Phản biện 1: GS.TSKH Vũ Duy Quang Trờng Đại Học Bách khoa Hà Nội Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Văn Quế Học viện Phòng không Không quân Phản biện 3: GS.TS Phan Nguyên Di Học viện Kỹ thuật Quân sự Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc hội đồng chấm luận án cấp Nhà nớc, họp tại Viện Cơ học, vào hồi giờ ngày tháng năm 2009 Có thể đọc luận án tại: 1. Th viện Quốc gia 2. Th viện Viện Cơ học Danh mục công trình của tác giả 1. Dơng Ngọc Hải, Ngô Trí Thăng, Phan Xuân Tăng (2002, "Xác định các đặc tính khí động học của cánh khí cụ bay trong dòng khí dới âm", Tuyển tập Công trình Khoa học Hội nghị Cơ học Toàn quốc lần thứ bảy năm 2002, tập IV, Cơ học Thuỷ khí, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, Tr. 155-164. 2. Dơng Ngọc Hải, Phạm Vũ Uy, Phan Xuân Tăng (2004), "Khảo sát ảnh hởng của bề mặt giới hạn tới đặc tính khí động học của khí cụ bay", Tuyển tập các báo cáo Hội nghị Cơ học Toàn quốc kỷ niệm 25 năm thành lập Viện Cơ học 4/2004, Tr. 90-95. 3. Phan Xuân Tăng, Phạm Vũ Uy, (2004), "Khảo sát ảnh hởng của bề mặt giới hạn tới đặc tính khí động học của khí cụ bay bằng phơng pháp thực nghiệm", Tuyển tập Công trình Hội nghị Khoa học Cơ học Thuỷ khí Toàn quốc năm 2004, Tr. 148-158. 4. Phan Xuân Tăng, Ngô Trí Thăng, (2005), "Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hởng của bề mặt giới hạn đến đặc tính khí động học của cánh khí cụ bay", Kỷ yếu Hội thảo Toàn quốc " Cơ học và khí cụ bay có điều khiển lần thứ nhất năm 2005, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, Tr. 68-74. 5. Phan Xuân Tăng, Phạm Vũ Uy, Dơng Ngọc Hải (2005), "ảnh hởng của bề mặt giới hạn tới đặc tính khí động học của khí cụ bay trong bài toán không dừng và phi tuyến", Kỷ yếu Hội thảo Toàn quốc "Cơ học và khí cụ bay có điều khiển" lần thứ nhất năm 2005, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, Tr.75- 79. 6. Phan Xuân Tăng, Phạm Vũ Uy (2005), "Nghiên cứu đặc tính khí động học của khí bay khi bay thấp trên mặt biển" Tuyển tập Công trình Hội nghị Khoa học Cơ học Thuỷ khí Toàn quốc năm 2005, Tr. 499-510. 7. Ngô Trí Thăng, Phan Xuân Tăng, (2005), "Khảo sát chuyển động nhiễu dọc thuỷ phi cơ khi bay gần mặt phẳng giới hạn", T uyển tập Công trình Hội nghị Khoa học Cơ học Thuỷ khí Toàn quốc năm 2005, Tr. 489-498. 8. Duong Ngoc Hai, Phan Xuan Tang, Ngo Tri Thang, Pham Vu Uy (2006), "Study of Wing-in-Surface Aerodynamic Characteristics by Experiment and Discrete Vortex Method", The 3 rd Asia-Pacific Workshop on Marine Hydrodynamics, APHydro-2006, Shanghai, China, June 27-28, 2006, pp.39-44. 9. Phan Xuân Tăng, Ngô Trí Thăng (2006), "Nghiên cứu đặc tính khí động học của cánh khí cụ bay khi bay gần mặt giới hạn bằng thực nghiệm", Tuyển tập Công trình Hội nghị Khoa học Cơ học Thuỷ khí Toàn quốc năm 2006, Tr. 435- 442. 10. Phan Xuan Tang, Ngo Tri Thang, Pham Vu Uy, Duong Ngoc Hai (2007), "Research on aerodynamics of a Wing-in-Surface-Effect Ship by theory and experiment", Vietnam Journal of Mechanics, volume 29 number 4, pp 517- 528. 1 Mở đầu 1. Tính cấp thiết của luận án: Khi các khí cụ bay (KCB) bay ở độ cao thấp, gần với mặt giới hạn (mặt đất, mặt nớc hồ, mặt nớc biển), do có sự ảnh hởng tơng tác giữa mặt giới hạn và KCB đã làm thay đổi hình ảnh dòng chảy bao quanh KCB và thay đổi các đặc tính khí động của chúng. Nghiên cứu các đặc tính khí động của KCB khi bay thấp, gần với mặt đất, mặt nớc hồ, mặt nớc biển có sóng, mặt giới hạn nếu đợc xem nh là phẳng và cứng thì không còn phù hợp nữa, bề mặt giới hạn đã có sóng luôn chuyển động và có thể bị biến dạng khi có những tác động từ bên ngoài. Không những thế, khi khảo sát chuyển động của KCB bay gần với mặt nớc hồ, mặt nớc biển có sóng trong hệ trục toạ độ mặt đất còn cho thấy ở đây tồn tại đồng thời ba thành phần chuyển động tơng đối không dừng nh: chuyển động giữa KCB với không khí, chuyển động giữa KCB với sóng và chuyển động giữa mặt sóng và không khí. Xuất phát từ nhu cầu của hớng nghiên cứu về khí động học các khí cụ bay chuyển động gần với mặt giới hạn cũng nh từ nhu cầu phục vụ, thiết kế, chế tạo các tàu đệm khí động và các khí cụ bay khác hoạt động ở gần mặt giới hạn, tác giả chọn đề tài Nghiên cứu đặc tính khí động học của khí cụ bay khi có ảnh hởng của mặt giới hạn" đảm bảo tính cấp thiết cho luận án. 2. Mục đích nghiên cứu: Mục đích của luận án là trên cơ sở mô hình vật lý- toán xây dựng mô hình thực nghiệm và mô hình số để xác định đặc tính khí động học của khí cụ bay, tàu đệm khí động, khi xét đến ảnh hởng hiệu ứng của mặt giới hạn nói chung và mặt nớc có sóng nói riêng trong các trờng hợp chuyển động của chúng dừng và không dừng trên mặt giới hạn với các tốc độ nhỏ dới âm. 3. Đối tợng, phạm vi nghiên cứu: Xây dựng các nội dung nghiên cứu thực nghiệm, thổi mô hình trong ống khí động, khảo sát ảnh hởng hiệu ứng của mặt giới hạn và xác định đặc tính khí động học của khí cụ bay ở tốc độ dới âm. Xây dựng mô hình số, thuật toán và phần mềm xác định đặc tính khí động học phi tuyến dừng và không dừng của khí cụ bay khi chuyển động gần với mặt giới hạn có biên dạng theo các qui luật khác nhau. áp dụng phơng pháp thực nghiệm và mô hình số xác định đặc tính khí động học của tàu đệm khí động loại nhỏ với hai chỗ ngồi. 4. Phơng pháp nghiên cứu: Lựa chọn các tiêu chuẩn đồng dạng cơ bản phù hợp với mô hình vật lý của dòng chảy bao, mô hình KCB và mặt giới hạn, thực nghiệm thổi các loại cánh và KCB hoàn chỉnh trong ống khí động. Nghiên cứu phát triển xây dựng mô hình số, xác định đặc tính khí động học phi tuyến dừng và không dừng có tính đến ảnh hởng hiệu ứng của mặt giới hạn. 5. ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm của luận án đã đóng góp phát triển các mô hình tính toán số, trên cơ sở lý thuyết xoáy rời rạc cho các bài toán xác định các đặc tính khí động phi tuyến của KCB, khi chuyển động dừng và không dừng với tốc độ nhỏ dới âm gần với 2 mặt giới hạn cứng, không phẳng. Đồng thời đã làm sáng tỏ bản chất vật lý của hiệu ứng mặt giới hạn khi KCB chuyển động gần với nó. Những kết quả tính toán và thử nghiệm đã đáp ứng kịp thời nhu cầu của quá trình thiết kế, chế tạo thử nghiệm tàu đệm khí động hai chỗ ngồi ở Việt Nam. Chơng 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1. Sơ lợc về lịch sử phát triển của khí cụ bay sử dụng hiệu ứng mặt giới hạn - Ekranoplan (EP) Hiệu ứng mặt giới hạn là sự tác động tơng hỗ giữa mặt giới hạn với cánh và khí cụ bay trong điều kiện bay ở gần mặt giới hạn làm thay đổi hình ảnh dòng chảy bao và thay đổi đặc tính khí động học của chúng. Ekranoplan hoặc tàu đệm khí động là phơng tiện vận tải bay thấp sử dụng hiệu ứng giữa cánh và mặt giới hạn (mặt đất, mặt nớc). Nằm trong xu hớng tăng tốc độ đối với các phơng tiện vận tải đờng thuỷ, tiếp theo sự xuất hiện của các loại xuồng cao tốc, tàu cánh ngầm, tàu đệm khí tĩnh thì Ekranoplan đầu tiên đã đợc ngời Phần Lan T.Kario chế tạo vào những năm giữa của thập niên 30 thế kỷ trớc. Sau T.Kario, còn có hai nhà chế tạo ngời Thụy Điển I.Troeng và ngời Mỹ D.Iorner. Các Ekranoplan đầu tiên đã khẳng định đợc ảnh hởng của mặt giới hạn đối với lực nâng của cánh. Tuy nhiên ở chúng còn gặp trở ngại về tính ổn định và điều khiển. Phải mất gần 30 năm sau, vấn đề này mới đợc giải quyết hoàn chỉnh. Vào các thập niên 60, 70 và 80 các nớc nh Nga, Phần Lan, Thụy Điển, Mỹ, Đức, Nhật Bản đã cho ra đời nhiều loại Ekranoplan với sơ đồ phối trí khí động, kích thớc hình học, trọng lợng và các tính năng khác nhau. Hiện nay trên thế giới vẫn còn nhiều quốc gia tiếp tục đầu t cho các dự án chế tạo các loại Ekranoplan thế hệ mới nhằm hoàn thiện và phát triển để loại phơng tiện này ngày càng khẳng định đợc tính u việt của mình so với với các phơng tiện vận tải khác. 1.2. Các đặc điểm cơ bản về khí động của khí cụ bay khi chuyển động gần mặt giới hạn Các kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy rằng khi khoảng cách từ mép sau cánh đến mặt giới hạn h = b h < 1 thì hình ảnh dòng chảy bao cánh thay đổi rất nhiều so với dòng chảy bao cánh trong trờng hợp cánh chuyển động tự do (không có mặt giới hạn). Mô hình vật lý dòng chảy bao cánh nói riêng cũng nh dòng chảy bao khí cụ bay nói chung với giả thiết chất lỏng (chất khí) lý tởng không chịu nén, khi có mặt giới hạn thì sự phân bố về các tham số của dòng chảy bao đã có sự thay đổi về định lợng và định tính. Ngoài các yếu tố ảnh hởng đến các đặc tính khí động của cánh nh trong trờng hợp không có mặt giới hạn (hình dạng cánh, góc tấn, số Re ) còn có khoảng cách h , tính chất và trạng thái của mặt giới hạn nữa. 1.3. Tình hình và các phơng pháp nghiên cứu về ảnh hởng của mặt giới hạn đến đặc tính khí động học của khí cụ bay 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nớc 3 Từ những thập niên 20 và 30 của thế kỷ trớc đã có nhiều công trình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm khảo sát, đánh giá về sự ảnh hởng của mặt giới hạn (mặt đất) đến đặc tính khí động học của KCB, khi bay gần với mặt đất thờng gặp ở các giai đoạn cất và hạ cánh của chúng. Từ sau chiến tranh thế giới lần thứ II đến những thập niên 50 và 60 các công trình nghiên cứu tập trung đi vào khảo sát ảnh hởng của mặt đất đến hiệu quả của các trang thiết bị bổ trợ nh: tấm tăng nâng, cánh tà khe, các tấm chắn đầu mút nhằm nâng cao chất lợng khí động và cải thiện các tính năng cất - hạ cánh của KCB [46], [49], [53], [62], [65]. Những công trình nghiên cứu về ảnh hởng của mặt giới hạn trong ba thập niên cuối của thế kỷ trớc và những năm gần đây chủ yếu đi vào khảo sát ảnh hởng của nó đến các tính năng, các quá trình quá độ trong các chế độ vận hành của EP. ở nớc ta, các công trình nghiên cứu về sự tơng tác ảnh hởng giữa KCB và mặt giới hạn còn cha nhiều, chủ yếu mới chỉ khảo sát trong các trờng hợp mặt giới hạn là phẳng, tĩnh và dòng chảy giữa KCB và mặt giới hạn là dòng song phẳng [5],[6]. 1.3.2. Các phơng pháp nghiên cứu Chủ yếu sử dụng phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm hoặc lý thuyết thực nghiệm kết hợp. 1.3.2.1. Các phơng pháp nghiên cứu lý thuyết Với phơng pháp nghiên cứu lý thuyết dựa trên phơng trình Navie-Stoks, định luật bảo toàn khối lợng và các điều kiện trên mặt cánh và trên mặt giới hạn, cùng với các điều kiện ban đầu (đối với các bài toán không dừng), để có kết quả giải tích dới dạng tổng quát cho đến những năm gần đây vẫn cha nhận đợc. Tuy nhiên, trên cơ sở đa ra một số luận chứng và giả thiết về mặt vật lý và toán học, cũng đã nhận đợc những kết quả giải tích và thiết lập đợc các phơng pháp số, phục vụ nghiên cứu về thuỷ khí động của cánh và KCB, khi di chuyển gần mặt giới hạn. Các phơng pháp giải tích trong các bài toán thuỷ khí động dừng và không dừng của cánh và KCB, gần mặt giới hạn giữa các môi trờng khác nhau với cách tiếp cận là thay thế việc giải phơng trình vi phân đạo hàm riêng Laplace bằng giải các phơng trình tích phân đợc thiết lập thông qua hàm Green. Các phơng pháp số với sự thay thế mặt cánh, mặt giới hạn bằng hệ xoáy rời rạc có cờng độ không đổi với bài toán dừng và thay đổi theo thời gian với bài toán không dừng và nếu thoả mãn các điều kiện biên thì việc giải phơng trình Laplace đợc thay thế bằng cách giải hệ các phơng trình đại số mà nghiệm của nó là cờng độ các xoáy đợc thay thế. 1.3.2.2. Các phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm - Nghiên cứu thực nghiệm trong ống khí động theo sơ đồ cánh và mặt giới hạn hoặc theo sơ đồ cánh thực và cánh ảo đối xứng gơng với nhau. - Nghiên cứu thực nghiệm trong bể nớc. Mô hình cánh chuyển động song song với đáy bể. Nớc trong bể ở trạng thái tĩnh lặng, đáy bể đợc mô phỏng là mặt giới hạn. 4 - Nghiên cứu thực nghiệm bằng cách kéo mô hình trên mặt nớc hoặc trên cạn. - Nghiên cứu thực nghiệm bằng thử bay mô hình. Thử bay mô hình ngoài việc khảo sát ảnh hởng của mặt giới hạn đến đặc tính khí động học của cánh và KCB ra, còn phục vụ cho nghiên cứu về tính ổn định và điều khiển của chúng. Khí cụ bay đợc mô phỏng bằng mô hình bay thu nhỏ đồng dạng về mặt hình học, đợc điều khiển bằng vô tuyến. Trên mô hình bay có lắp các thiết bị đo và ghi các tham số định vị ở từng thời điểm chuyển động và các tham số làm việc của động cơ. Hình 1.7. Thử mô hình bay, điều khiển bằng vô tuyến. 1.4. Lựa chọn phơng pháp và phạm vi nghiên cứu của luận án Phơng pháp và phạm vi nghiên cứu của luận án đợc chọn là: phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết. - Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm đợc tiến hành trong ống khí động dới âm nhằm kiểm chứng một số kết quả đã công bố và làm sáng tỏ ảnh hởng của biên dạng bề mặt giới hạn, vị trí tơng đối giữa các đỉnh của biên dạng so với KCB đến các đặc tính khí động học của chúng ở các độ cao và vùng góc tấn khác nhau. Phạm vi nghiên cứu thực nghiệm trong điều kiện dòng chảy bao dừng, tốc độ thấp từ 25 đến 40m/s. - Phơng pháp nghiên cứu lý thuyết dựa trên cơ sở lý thuyết xoáy rời rạc cho bài toán khí động phi tuyến dừng và không dừng của cánh chuyển động trong môi trờng tự do, nghiên cứu phát triển mô hình tính toán số, xác định đặc tính khí động học phi tuyến của cánh và khí cụ bay hoàn chỉnh khi chuyển động dừng và không dừng gần mặt giới hạn có biên dạng không phẳng. Mô hình nghiên cứu thực nghiệm và mô hình tính toán số đợc áp dụng để nghiên cứu xác định đặc tính khí động học của một loại tàu đệm khí động hai chỗ ngồi. 1.5. Kết luận chơng 1 Các nội dung nghiên cứu tổng quan đã khái quát đợc một cách hệ thống về tình hình và các phơng pháp nghiên cứu về đặc tính thuỷ khí động của cánh, KCB khi chuyển động gần mặt giới hạn. Trên cơ sở những kết quả phân tích, đánh giá, trong quá trình nghiên cứu tổng quan đã định hớng cho sự lựa chọn phơng pháp và các nội dung nghiên cứu của luận án đảm bảo khả thi, tin cậy và sát với nhu cầu thực tế. Chơng 2: Thực nghiệm xác định ảnh hởng của mặt giới hạn đến đặc tính khí động học khí cụ bay 2.1. Các tiêu chuẩn đồng dạng 5 Trong các thí nghiệm khí động trên mô hình, độ tin cậy của các kết quả nhận đợc rất phụ thuộc vào mức độ tơng thích giữa dòng chảy bao quanh mô hình với dòng chảy bao quanh vật với kích thớc nguyên bản (vật thật), hay nói cách khác là phụ thuộc vào sự bảo đảm các tiêu chuẩn đồng dạng trong quá trình mô hình hoá hiện tợng xem xét. Khi tiến hành mô hình hoá các hiện tợng, tiêu chuẩn đồng dạng bắt buộc giữa mô hình và vật thật là chúng phải đồng dạng về hình học. Các tiêu chuẩn đồng dạng đợc chọn trong nghiên cứu thực nghiệm đối với mô hình không nén là đồng dạng về hình học và số Reynolds (Re). 2.2. Phơng pháp thử nghiệm 2.2.1. ống khí động dới âm OT1 ống khí động dới âm OT1 của Viện kỹ thuật Phòng Không - Không Quân đợc thiết kế chế tạo theo sơ đồ nguyên lý tuần hoàn kín có buồng công tác hở [1]. Các thông số kỹ thuật của ống khí động và chỉ tiêu chất lợng của dòng khí trong buồng thử phù hợp và đáp ứng đợc các yêu cầu của nghiên cứu thực nghiệm đặt ra. 2.2.2. Các thiết bị đo Các thiết bị đo sử dụng trong các thí nghiệm bao gồm: thiết bị đo các lực và mômen khí động. Sử dụng cân khí động 6 thành phần với giới hạn sai số 0,5%. Thiết bị đo tốc độ dòng khí sử dụng tốc kế loại GP68 với dải đo từ 0, 03 đến 45m/s và giới hạn sai số 0,5%. Bộ khớp xoay hai chiều để định vị mô hình và thay đổi góc tấn (), góc trợt cạnh () trong hai mặt phẳng đứng và ngang. 2.2.3. Chuẩn bị các mô hình Mô hình cánh gồm có 3 loại: Cánh No 1: hình chữ nhật dạng profil SAGI B với c =1, c =5,33 Cánh No 2: hình chữ nhật dạng profil SAGI B với c =1, c =2,0 Cánh No 3: hình thang dạng profil SAGI B với c =1,54, c =2,4 Mô hình mặt giới hạn gồm có 4 loại với các tham số biên dạng bề mặt khác nhau (xem bảng 2.2) H ình 2.2: Cân khí động 6 thành phần Buồng công tác 4 1 2 3 5 6 1. Buồng công tác 4. Buồng điều khiển động cơ 2. Buồng điều khiển 5. Lá huớng dòng 3. Buồng động cơ quạt 6. Lá tổ ong 6 Bảng 2.2: Kích thớc mô hình mặt giới hạn Biên dạng Hình dạng a (mm) b (mm) Độ cao h đ (mm) Khoảng cách g iữa hai đỉnh đ (mm) mgh-1 Phẳng Elíp 1800 1200 0 0 mgh-2 Hình sin Elíp 1.800 1.200 50 80 mgh-3 Hình sin Elíp 1.800 1.200 50 160 mgh-4 Hình sin Elíp 1.800 1.200 50 80 2.2.4. Các nội dung thử nghiệm - Bớc thứ nhất: Khảo sát đánh giá mức độ hoàn thiện của quá trình mô hình hoá cũng nh độ chính xác của các phơng tiện đo cho hai trờng hợp chảy bao mô hình cánh tự do và chảy bao mô hình cánh có mặt giới hạn. - Bớc thứ hai: Nghiên cứu khảo sát ảnh hởng của mặt giới hạn đến đặc tính khí động học của cánh KCB ở các khoảng cánh h và góc tấn khác nhau. V TN =22m/s; ứng với số Reynolds (Re = 0,6.10 6 ). Các nội dung thử nghiệm trong bớc hai đợc thực hiện theo các phơng án: + Nghiên cứu ảnh hởng khoảng cách giữa cánh và mặt giới hạn h đến đặc tính khí động học của các loại cánh có hình dạng trên mặt chiếu bằng khác nhau. Các mô hình cánh sử dụng trong phơng án này là cánh No2 và cánh No 3, còn mặt giới hạn là mgh-1. Thí nghiệm đợc thực hiện ở mỗi góc tấn với các khoảng cách h khác nhau. + Nghiên cứu ảnh hởng biên dạng các mặt giới hạn đến đặc tính khí động học của cánh KCB. Sử dụng mô hình cánh No 2 và 4 mô hình mặt giới hạn: mgh-1, mgh-2, mgh-3 và mgh-4. Thí nghiệm đợc thực hiện ở khoảng cách h = 0,2 với các góc tấn khác nhau. + Nghiên cứu ảnh hởng vị trí tơng đối giữa đỉnh của biên dạng bề mặt giới hạn với cánh đến đặc tính khí động học của cánh. Sử dụng hai mô hình cánh No 2 và No 3. Mô hình nửa sóng đơn hình sin có độ cao h S =160mm và mô hình mặt giới hạn mgh-1. Mô hình nửa sóng đơn có khả năng dịch chuyển tịnh tiến trên mặt giới hạn mgh-1 từ phía trớc mũi cánh đến phía sau đuôi cánh và đợc cố định ở các vị trí ứng với các thời điểm khảo sát. 2.3. Các kết quả thử nghiệm 2.3.1. Các kết quả thử nghiệm kiểm chứng Hình 2.6: Hệ số c y so với thực nghiệm ở h=0,075 H ình 2. 5 : Hệ số c y so với thực nghiệm STT -1,2 -0,8 -0,4 0,0 0,4 0,8 1,2 -20 -16 -12 -8 -4 0 4 8 12 16 20 TN [54] Hệ số lực nâng c y Góc tấn 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0246810 TN [48] Góc tấn Hệ số lực nâng c y 7 Trên hình 2.5 biểu thị sự phụ thuộc hệ số lực năng c y của cánh No1 vào góc tấn trong điều kiện chảy bao tự do xem, còn trên hình 2.6 của cánh No2 với khoảng cách h =0,075. Các kết quả thử nghiệm, xác định hệ số lực nâng c y của cánh trong ống khí động OT1 ở cả hai trờng hợp chảy bao tự do và chảy bao có mặt giới hạn cho thấy, qui luật biến thiên của hệ số c y theo góc tấn phù hợp với qui luật chung, còn sự sai lệch giữa các giá trị của hệ số c y so với các giá trị tơng ứng trong [54] và [48] là không lớn (khoảng 5 ữ 7%). 2.3.2. Các kết quả thử nghiệm về sự ảnh hởng của mặt giới hạn đến đặc tính khí động học của cánh KCB - Kết quả khảo sát về sự ảnh hởng khoảng cách giữa cánh và mặt giới hạn h đến hệ số lực nâng c y , hệ số lực cản c x , hệ số mômen chúc ngóc m Z và cực tuyến của cánh hình chữ nhật với C =2 xem trên các hình 2.7, 2.8, 2.9. Phân tích các kết quả thử nghiệm cho thấy, đối với hệ số lực nâng của cả hai cánh hình chữ nhật và hình thang đều phụ thuộc vào khoảng cách giữa mặt giới hạn với cánh. ở cùng một góc tấn khoảng cách h càng nhỏ thì hệ số lực nâng càng lớn. ở các khoảng cách h từ 0,15 đến 0,40 độ gia tăng của hệ số lực nâng lớn. Điều này cũng phù hợp với qui luật biến thiên chung c y =f(h ) mà ở các công trình nghiên cứu trớc đây đã nhận đợc. Hệ số lực nâng của cánh hình thang ở cùng khoảng cách h so với cánh hình chữ nhật nhận đợc giá trị lớn hơn là do ảnh hởng của độ giãn dài C lớn hơn so với ảnh hởng của góc mũi tên . Đối với hệ số lực cản c X của hai cánh, khi thay đổi khoảng cách h , sự Hình 2.7: ảnh hởng khoảng cách h đến hệ số c y của cánh =2, C =1 Hình 2.8: ảnh hởng khoảng cách h đến hệ số c x của cánh c =2, C =1 -0,16 -0,12 -0,08 -0,04 0,00 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 anpha=0 độ anpha=4 độ anpha=8 độ m z h Hình 2.9: ảnh hởng khoảng cách h đến hệ số m z của cánh c =2, C =1 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 anpha=0 độ anpha=4 độ an p ha=8 đ ộ c x 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 anpha=0 độ anpha=4 độ anpha=8 độ c x h h [...]... các đặc tính khí động của KCB - Đã sử dụng mô hình số và mô hình thực nghiệm để nghiên cứu đặc tính khí động học của khí cụ bay khi có ảnh hởng của mặt giới hạn (phẳng và không phẳng) - Các kết quả nghiên cứu của luận án đã đợc ứng dụng để xác định đặc tính khí động học của một loại tàu đệm khí động hai chỗ ngồi, dự kiến chế thử ở Việt Nam Kiến nghị hớng nghiên cứu tiếp Nghiên cứu khảo sát ảnh hởng của. .. Đặc tính khí động học phi tuyến của cánh KCB khi chuyển động dừng gần mặt giới hạn không phẳng Xây dựng mô hình tính toán phơng pháp XRR và phần mềm tơng ứng để khảo sát sự ảnh hởng của mặt giới hạn cứng có biên dạng không phẳng (dạng sóng biển) đến đặc tính khí động học phi tuyến của KCB khi chuyển động dừng ở gần với mặt giới hạn Mô hình tính toán đã đợc áp dụng cho trờng hợp xét ảnh hởng của mặt giới. .. vụ của luận án cần phải nghiên cứu phát triển xây dựng phơng pháp số, bổ trợ và mở rộng phạm vi nghiên cứu giải quyết các bài toán về đặc tính khí động học phi tuyến khi cánh và KCB chuyển động dừng và không dừng gần mặt giới hạn 10 Chơng 3: xây dựng mô hình số xác định các đặc tính khí động học của Khí cụ bay khi có ảnh hởng của mặt giới hạn 3.1 Đặt bài toán Xét cánh KCB có hình dạng bất kỳ trên mặt. .. của luận án - Đã phát triển mô hình số trên cơ sở phơng pháp xoáy rời rạc phi tuyến không dừng để tính toán các đặc tính khí động học của khí cụ bay có tính đến ảnh hởng của mặt giới hạn có biên dạng không phẳng Mô hình số đã đợc cụ thể hóa bằng thuật toán và các phần mềm tính toán tơng ứng - Xây dựng đợc các nội dung và mô hình thử nghiệm trong ống khí động để nghiên cứu sự ảnh hởng của mặt giới hạn. .. đỉnh cục bộ của bề mặt biên dạng mà ở vị trí khi KCB đã vợt qua chúng 3.5.4 Đặc tính khí động học phi tuyến cánh KCB khi chuyển động không dừng gần mặt giới hạn không phẳng áp dụng phơng pháp XRR và phần mềm tơng ứng để khảo sát sự ảnh hởng của mặt giới hạn cứng có biên dạng không phẳng (dạng sóng biển) đến đặc tính khí động học phi tuyến cánh KCB khi chuyển động không dừng ở gần với mặt giới hạn Bài... các mặt phẳng trung bình của chúng đợc liên kết với nhau theo đúng sơ đồ phối trí khí động đã cho Mặt giới hạn đợc xem xét thuộc loại mặt giới hạn có biên dạng không phẳng có thể có các đỉnh lồi lõm khác nhau, có thể có dạng đồ thị hình sin hoặc có thể có dạng sóng trên mặt nớc biển, sông, hồ Giả thiết các mặt giới hạn đều cứng Kích thớc của các mặt giới hạn là vô hạn Tuy nhiên, ở đây các mặt giới hạn. .. của cánh =2,0và =2,4 với mgh-3 bằng thực nghiệm và tính toán 17 3.5.2 Đặc tính khí động học của cánh KCB khi chuyển động gần mặt giới hạn cứng phẳng áp dụng phơng pháp số XRR trong bài toán phi tuyến dừng xác định đặc tính khí động học của một số loại cánh có hình dạng khác nhau trên bình đồ (xem bảng 3.5) khi chuyển động gần mặt giới hạn cứng phẳng với các khoảng cách h và các góc tấn khác nhau, đặc. .. Các thông số động học của chuyển động, các điều kiện biên thay đổi theo thời gian dẫn đến cờng độ của các xoáy mô phỏng cánh và các mặt nâng khác của KCB và các tấm phẳng của mặt giới hạn cũng nh đặc tính khí 15 động học của KCB cũng thay đổi theo thời gian Mô hình xoáy của phơng pháp XRR trong bài toán khí động phi tuyến không dừng của KCB khi bay thấp gần mặt giới hạn không phẳng có biên dạng đợc... khoảng cách so với mặt giới hạn: h=1.5, 2.0 và 2.5 (m), đặc tính khí động học của cánh (hệ số lực nâng cy, hệ số mômen chúc ngóc mz) đợc xác định ở các vị trí khác nhau theo trục dọc đối xứng của mặt giới hạn Kết quả cho thấy các hệ số cyvà m z biến thiên không theo quy luật và không đồng pha với biên dạng của bề mặt giới hạn Chính vì thế, ảnh hởng của độ cao bay đến đặc tính khí động học của cánh nhiều... quả nghiên cứu thử nghiệm mô hình cánh có dạng bình đồ khác nhau trong ống khí động cho thấy mức độ ảnh hởng của mặt giới hạn đến các hệ số khí động cơ bản nh: hệ số lực nâng cy, hệ số mômen mz của cánh KCB ở một góc tấn nào đó sẽ phụ thuộc vào khoảng cách h giữa cánh với mặt giới hạn Hiệu ứng của mặt giới hạn lớn khi khoảng cách h nhỏ đặc biệt lớn ứng với h trong khoảng h = 0,1 ữ 0,4 - ảnh hởng của mặt . tàu đệm khí động và các khí cụ bay khác hoạt động ở gần mặt giới hạn, tác giả chọn đề tài Nghiên cứu đặc tính khí động học của khí cụ bay khi có ảnh hởng của mặt giới hạn& quot; đảm bảo tính cấp. ) còn có khoảng cách h , tính chất và trạng thái của mặt giới hạn nữa. 1.3. Tình hình và các phơng pháp nghiên cứu về ảnh hởng của mặt giới hạn đến đặc tính khí động học của khí cụ bay 1.3.1 khoa học v công nghệ việt nam Viện cơ học Phan xuân tăng Nghiên cứu đặc tính khí động học của khí cụ bay khi có ảnh hởng của mặt giới hạn Chuyên ngnh: Cơ học chất