Những công ty này tuy mới và quy mô nhỏ so với khu vực và thế giới nhưng đã đạt được tốc độ phát triển khá cao với đường bay ngày càng được mở rộng và đội ngũ máy bay ngày càng ợc lớn mạ
Bùi trần trung giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học ngành : Cơ kỹ thuật kỹ thuật tính toán đàn hồi khí động ứng dụng cánh khí động Bùi trần trung 2006 - 2008 Hà Néi 2008 Hµ Néi 2008 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057205022861000000 giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa học tính toán đàn hồi khí động ứng dụng cánh khí động ngành : Cơ häc kü thuËt m· sè : 62520201 Ngêi híng dÉn khoa häc : Pgs.ts hoµng bÝch ngäc Hµ Néi 2008 Luận văn Thạc sỹ Cơ học kỹ thuật khóa 2006 - 2008 LỜI NĨI ĐẦU Trên giới nói chung Việt Nam nói riêng, nhu cầu lại, vận chuyển đường không ngày tăng cao Hiện nay, nước ta có nhiều hãng khai thác vận hành máy bay (tổng công ty Hàng không Việt Nam …) Những công ty quy mô nhỏ so với khu vực giới đạt tốc độ phát triển cao với đường bay ngày mở rộng đội ngũ máy bay ngày lớn mạnh Ở thời kì lịch sử phát triển ngành hàng không, người ta ý đến lĩnh vực khí động học, học bay học kết cấu Nhưng tai nạn hàng không thường xảy đầu kỉ 19 nhu cầu an toàn bay, nhà khoa học giới bắt đầu ý đến vấn đề đàn hồi khí động Đàn hồi khí động biến dạng đàn hồi cánh máy bay tác dụng lực khí động, loại lực phân bố thay đổi liên tục trình bay Cánh máy bay phận chịu lực nâng khí động phân bố lớn, lớn tổng trọng lượng toàn máy bay Tuy đời sau đàn hồi khí động trở thành lĩnh vực quan trọng nghành khoa học hàng không, nhu cầu tăng tốc độ bay tăng khối lượng vận chuyển máy bay Mục đích đồ án tìm hiểu lĩnh vực đàn hồi khí động nói chung tính tốn cụ thể đàn hồi khí động tĩnh, sử dụng phần mềm mơ khí động ANSYS CFX FLUENT (có kiểm chứng kết thu được), Luận văn Thạc sỹ Cơ học kỹ thuật khóa 2006 - 2008 sau ứng dụng phần mềm ANSYS Multiphysics để xem xét ứng xử cánh chịu tải khí động Để hồn thành luận văn tốt nghiệp mình, tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ PGS.TS Hồng Thị Bích Ngọc - mơn Kỹ thuật Hàng không - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, người bảo, hướng dẫn tận tình suốt trình làm đồ án Do thời gian làm đồ án có hạn hạn chế thân nên đồ án tránh khỏi sai sót, mong góp ý, bảo thầy cô bạn Hà nội, ngày 10 tháng 11 năm 2008 Bùi Trần Trung Luận văn Thạc sỹ Cơ học kỹ thuật khóa 2006 - 2008 MỤC LỤC Nội dung Trang Lời nói đầu Chương 1: Giới thiệu chung 1.1 Đối tượng nghiên cứu đàn hồi khí động 1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triền nghiên cứu vấn đề đàn 5 hồi khí động 1.1.2 Đối tượng nghiên cứu phân loại tượng đàn hồi khí động 1.2 Phân loại chất chung tượng đàn hồi khí động 1.2.1 Hiện tượng phá hủy đàn hồi khí động tĩnh 1.2.2 Các tượng đàn hồi khí động động Chương 2: Cơ sở lý thuyết đàn hồi khí động tĩnh 11 2.1 Giới thiệu 11 2.2 Các hệ trục tọa độ khái niệm khí động đàn 12 hồi 2.3 “Tiết diện mơ hình” xoắn phá hủy “tiết diện mơ 14 hình” Luận văn Thạc sỹ Cơ học kỹ thuật khóa 2006 - 2008 2.3.1 Phương trình cân momen quanh trục Cy 15 2.3.2 Độ cứng khí động 15 2.3.3 Vận tốc áp suất động xảy ổn định 16 2.4 Xoắn phá hủy cánh có sải cánh lớn Chương 3: Tính tốn lực khí động 17 20 3.1 Các phương trình khí động học 20 3.2 Kết tính tốn lực khí động 3D 23 3.2.1 Mơ tả tốn 23 3.2.2 Các kết tính tốn 24 Chương 4: Tính tốn đàn hồi khí động 34 4.1 Mở đầu 34 4.2 Phương pháp tính tốn lực đàn hồi khí động 35 4.3 Bài tốn tương tác khí động đàn hồi 40 4.3.1 Cánh NACA 0006 so sánh với kết tính tốn [5] 40 4.3.2 Cánh chữ nhật profil NACA 0012 42 4.4 Lập trình tính chuyển vị uốn góc xoắn 61 Kết luận 63 Tài liệu tham khảo 65 Calculate aerodynamic elasticity Apply for aerodynamic wing Bùi Trần Trung ABSTRACT Calculate aerodynamic includes two problems: calculate force distributed on wing and calculate aerodynamic elasticity Calculate distributed force on wing This thesis performed calculate three dimensional aerodynamic on wing by ANSYS Software, compare the results with FLUENT Software and verify the results with the other results which is announced – programed by sigular method The results to be ensured the accurate of aerodynamic force Calculate aerodynamic elasticity The calculation was performed with empty structure wing with two reinforce I – beam and compare with plate Wing was clamped at one side (root wing) The results of displacements show its max at leading edge The results show almost max stress concentrate in root wing The upper of wing have comprassing stress and the low of wing have tensile stress The results about danger stress help us having orient about struture The program (MATLAB) was performed to calculate dispalacements and angle of torsion with assumption we have aerodynamic force at inlet Tóm tắt Luận văn Thạc Sỹ Cơ học kỹ thuật khóa 2006 - 2008 TÍNH TỐN ĐÀN HỒI KHÍ ĐỘNG ỨNG DỤNG ĐỐI VỚI CÁNH KHÍ ĐỘNG Bùi Trần Trung TĨM TẮT Việc tính tốn đàn hồi khí động cánh bao gồm hai tốn: tính tốn lực khí động phân bố cánh tính tốn đàn hồi khí động Tính lực khí động phân bố cánh Luận án thực việc tính tốn khí động 3D cánh sử dụng phần mềm ANSYS, so sánh kết với phần mềm FLUENT kiểm chứng với kết công bố tính tốn lập trình theo phương pháp điểm kỳ dị Kết cho thấy lực khí động tính tốn đảm bảo độ xác cần thiết Tính tốn đàn hồi Tính tốn thực kết cấu cánh rỗng có hai dầm chữ I tăng cường, đối chiếu với Cánh xét ngàm đầu (gốc cánh) cho thấy kết mút cánh có biên độ chuyển vị lớn (theo phương sải cánh) Kết tính tốn cho thấy ứng suất lớn nằm gốc cánh Phía cánh chịu ứng suất nén, phía cánh chịu ứng suất kéo Việc xác định ứng suất nguy hiểm cho định hướng sơ kết cấu Phần lập trình tính tốn chuyển vị uốn góc xoắn thực với giả thiết có lực khí động kết cấu biết Luận văn Thạc sỹ Cơ học kỹ thuật khóa 2006 - 2008 Chương GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Đối tượng nghiên cứu đàn hồi khí động 1.1.1 Sơ lược lịch sử phát triển nghiên cứu vấn đề đàn hồi khí động Khi nghiên cứu động lực học bay, ta thường coi máy bay chất điểm (để nghiên cứu đặc tính bay) máy bay vật thể cứng tuyệt đối, chuyển động theo trục quay quanh trục (để nghiên cứu ổn định điều khiển máy bay) Thực tế máy bay vật cứng tuyệt đối, tác dụng ngoại lực thành phần kết cấu biến dạng (uốn xoắn cánh – hình 1.1) làm thay đổi đặc tính khí động hạn chế khả chịu tải kết cấu tốc độ bay tăng, có xung va chạm hạ cánh, gặp dịng nhiễu động q trình bay Có thể nói độ cứng máy bay nguyên nhân định đến việc xuất loại trừ tượng đàn hồi khí động (ĐHKĐ) Các tượng ĐHKĐ xuất từ có khí cụ bay nặng khơng khí, song thời kỳ đó, người ta hiểu biết chất chưa có điều kiện nghiên cứu Vì có nhiều tổn thất tai nạn tượng ĐHKĐ gây nên Đầu năm 1930, xảy tai nạn tượng xoắn phá huỷ cánh máy bay tầng giáo sư Samuel Langleye (Mỹ) Sau đó, với máy bay hai tầng cánh, anh em nhà Wright thử nghiệm bay thành cơng nhiều lần Khi người ta cho máy bay hai tầng cánh bền hơn, nên Mỹ đến cuối chiến tranh giới thứ người ta sản xuất chủ yếu loại máy bay hai tầng cánh Do yêu cầu tốc độ máy bay lớn, trọng lượng kết cấu nhỏ nên người ta lại phải nghiên cứu để sản xuất máy bay tầng cánh Ở Đức, thời gian người ta sử dụng máy bay tiêm kích Fokker–D8 – loại máy bay tầng cánh đặt thân, đạt tốc độ nhanh hơn, nhẹ loại máy bay thời kì Luận văn Thạc sỹ Cơ học kỹ thuật khóa 2006 - 2008 Song độ cứng chống xoắn nhỏ nên xảy nhiều tượng cánh bị phá huỷ bay loại máy bay Máy bay hai tầng cánh, tốc độ nhỏ hệ thống chịu mơmen xoắn cánh lớn, đủ khả chống lại biến dạng, song độ cứng thân đuôi nhỏ nên lại xảy nhiều tượng khí động đàn hồi khác Ví dụ máy bay chiến đấu Handley – page 0/400 Anh thời kì chiến tranh giới thứ Máy bay có hai đứng ngang nhạy với tượng “rung lắc” tự kích (flutter), nhiều lần xảy rung động mạnh dẫn đến phá huỷ kết cấu bay Nguyên nhân dẫn đến tai nạn máy bay nối hai phần bánh lái lên xuống không đủ cứng (nối qua hệ thống dây) bánh lái lên xuống không cân tuyệt đối Cũng với nguyên nhân tương tự xảy nhiều tai nạn với loại máy bay khác Anh, ví dụ máy bay DH–9 Vào năm 30 kỉ 20, cần tăng tốc độ bay, người ta sử dụng máy bay tầng cánh, nhiều tai nạn tượng ĐHKĐ lại xuất Lúc vấn đề ĐHKĐ bắt đầu nhà khoa học giới ý đến Nhà tốn học Xơ Viết Traplưgin nghiên cứu tượng chảy không ổn định qua cánh máy bay, sở viện sĩ Ken-đus bắt đầu nghiên cứu chất tượng “rung lắc” tự kích (flutter) Năm 1933, Ken-đus với Grosman trung tâm nghiên cứu thuỷ khí Xagi đưa phương pháp có hiệu để chống lại ảnh hưởng nguy hại tượng đàn hồi khí động Tốc độ bay tăng xuất nhiều dạng “rung lắc” tự kích (flutter) khác vấn đề ĐHKĐ ngày nhà thiết kế sản xuất máy bay quan tâm Khi trọng lượng máy bay tăng, sải cánh tăng, tốc độ hạ cánh cần phải nghiên cứu ảnh hưởng xung va chạm hạ cánh ảnh hưởng biến dạng đàn hồi máy bay bay qua dòng nhiễu động Trong thời gian trước chiến tranh giới thứ hai, điều khiển trợ lực máy bay có độ cứng q nhỏ khơng cân nên