Báo cáo bài tập lớn môn khí Động lực học 1 (msmh tr2011) chủ Đề bộ phận tạo xoáy trên cánh máy bay

Hình dạng thường là một cánh nhỏ gắn thẳng đứng có góc nghiêng trên bề mặt nâng, ví dụ như cánh máy bay, hay cánh quạt turbine gió.. Như tên gọi, nó tạo ra xoáy trên bề mặt cánh để trì

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

🙞🙞🙞

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN: KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC 1

(MSMH: TR2011) Chủ đề: Bộ phận tạo xoáy trên cánh máy bay

GVHD: LÊ THỊ HỒNG HIẾU DANH SÁCH THÀNH VIÊN

2 Nguyễn Trần Hồng Đức 1913162

Thành phố Hồ Chí Minh – 2022

0

Mục lục

1 Giới thiệu 2

2 Các ví dụ 3

3 Lý thuyết 4

3.1 Cách cánh tạo lực nâng 4

3.2 Hiện tượng phân tách lớp biên 5

3.3 Xoáy ở mũi cánh hữu hạn 6

4 Cách hoạt động của VG 7

5 Tác dụng, ưu điểm, nhược điểm 8

5.1 Tác dụng 8

5.2 Ưu và nhược điểm 10

6 Ứng dụng trên phương tiện khác 10

7 Nguồn tham khảo 11

1 Giới thiệu

Vortex generator (VG) - bộ phận tạo xoáy, là một loại thiết bị khí động lực Hình dạng thường là một cánh nhỏ gắn thẳng đứng có góc nghiêng trên bề mặt nâng, ví

dụ như cánh máy bay, hay cánh quạt turbine gió VG cũng có thể gắn trên phương tiện như thân máy bay hay ô tô Như tên gọi, nó tạo ra xoáy trên bề mặt cánh để trì hoãn sự phân tách lớp biên trên bề mặt cánh

2

HÌnh 1 VG cho máy bay mô hình

2 Các ví dụ

HÌnh 3 Dãy VG trên cánh máy bay TA-4SU Super Skyhawk HÌnh 2 VG được gắn trên cánh máy bay Cessna 182K

3 Lý thuyết

3.1 Cách cánh tạo lực nâng

5

HÌnh 4 Dãy VG trên cánh máy bay tiêm kích Gloster Javelin

Dòng không khí chuyển động qua biên dạng cánh Do áp suất của dòng tự do lớn hơn áp suất của dòng gần bề mặt, những dòng chuyển động gần bể mặt cánh sẽ bị

ép vào bám theo bề mặt cánh, tạo thành lớp biên (tức hiệu ứng Coanda) và dòng chảy tầng

Dòng ở mặt trên cánh chuyển động nhanh hơn dòng ở mặt dưới cánh, theo phương trình Bernoulli, vận tốc tăng thì áp suất giảm Tức áp suất ở mặt trên thấp hơn áp suất ở mặt dưới cánh Chênh lệch áp suất giữa mặt trên và mặt dưới cánh tạo ra lực nâng

HÌnh 5 Dòng chuyển động qua biên dạng cánh

Ngoải ra, về hình học, hình dạng của biên dạng cánh đẩy dòng không khí đi xuống, theo định luật 3 Newton, sẽ tạo ra phản lực nâng cánh máy bay lên

3.2 Hiện tượng phân tách lớp biên

7

HÌnh 6 Phân bố áp suất trên biên dạng cánh NACA 4415 ở góc tấn 5 độ

Góc tấn của cánh tăng thì lực nâng của cánh cũng tăng theo, nhưng khi góc tấn tăng đến một góc tới hạn thì sẽ mất dần lực nâng Đó là do hiện tượng phân tách lớp biên Dòng chuyển động qua mặt trên cánh sẽ chậm đi, áp suất tăng lên, không còn năng lượng để duy trì lớp biên ở mặt trên cánh, dòng không khí bị tách ra và

chuyển từ chảy tầng chuyển sang chảy rối gây giảm lực nâng và tăng lực cản trên cánh

HÌnh 7 Hiện tượng phân tách lớp biên

3.3 Xoáy ở mũi cánh hữu hạn

9

HÌnh 8 Đồ thị hệ số lực nâng theo góc tấn

Không khí sẽ di chuyển từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp hơn Với cánh hữu hạn, áp suất mặt dưới cánh cao, áp suất mặt trên cánh thấp, không khí sẽ

di chuyển theo chiều ngang cánh từ mặt dưới lên mặt trên, tạo ra xoáy ở mũi cánh

4 Cách hoạt động của VG

Giống như cánh hữu hạn nẳm ngang thì VG, là các cánh nhỏ đứng đặt góc nghiêng

HÌnh 10 Hình minh họa xoáy tạo ra ở mũi cánh HÌnh 9 Minh họa dòng không khí của cánh nhìn từ phía trước

năng lượng cho dòng trong lớp biên, trì hoãn sự phân tách lớp biên ở mặt trên của cánh

11

HÌnh 11 Các hoạt động của VG

5 Tác dụng, ưu điểm, nhược điểm

5.1 Tác dụng

- Giúp kiểm soát máy bay tốt hơn khi bay ở vận tốc thấp VG giúp cung cấp thêm năng lượng cho dòng không khí trên mặt trên cánh, giữ cho dòng chảy ổn

HÌnh 12 So sánh giữa không và có VG

- Giảm tiếng ồn Máy bay Airbus A320 có bốn lỗ tròn ở mặt dưới của mỗi cánh

để thoát áp suất trong các thùng nhiên liệu dưới cánh Dòng không khí đi qua cánh vào các lỗ này tạo ra tiếng ồn Gắn một loại VG đặc biệt vào trước mỗi lỗ giúp tạo ra dòng xoáy ngăn dòng không khí đi vào lỗ giúp giảm đến 2dB tiếng

ồn

13

HÌnh 13 Lỗ thoát áp suất trên cánh máy bay Airbus A320

5.2 Ưu và nhược điểm

- Ưu điểm: Hiệu quả, giá thành rẻ hơn cánh tà, dễ dàng lắp đặt lên máy bay

- Nhược điểm; gây giảm nhẹ tốc độ bay do tăng lực cản nhưng không đáng kể

6 Ứng dụng trên phương tiện khác

HÌnh 14 VG lắp đặt trên cánh máy bay Airbus A320

Các loại xe đua, xe thể thao cũng thường lắp đăt thêm VG trên mui xe gần phía sau Giúp dòng không khí bám vào bề mặt sau của xe, đè xe xuống giúp xe bám đường, tăng hiệu quả của động cơ

7 Nguồn tham khảo

- John D Anderson, Jr., Fundamentals of Aerodynamics (Sixth Edition),

McGraw-Hill Education, 2017

15

HÌnh 16 VG trên xe đua F1 Torro Rosso HÌnh 15 Dãy VG trên mẫu xe 2005 Mitsubishi Lancer Evolution VII MR

- https://www.carthrottle.com/post/vortex-generators-how-do-they-work/

boundary.htm#:~:text=The%20boundary%20layer%20is%20a,the%20wing

Hết