Báo cáo thí nghiệm quan sát Đường dòng qua một vài cố thể Đơn giản

Bài thí nghiệm giúp sinh viên có được cái nhìn định tính, từ đó kết hợp với các kiến thức được trang bị từ môn Hàng Không Động Lực Học và Cơ Học Bay đề giải thích sâu hơn các vấn đề liê

DAI HOC QUOC GIA TP HO CHI MINH

TRUGNG DAI HOC BACH KHOA KHOA KY THUAT GIAO THONG

GVHD: Th.S Dang Trung Duan

Danh sach thanh vién:

MỤC LỤC

Darn mu INN ah .e 3

P;bbR u88 8M A - 5

I Mục đích và yêu cầu bài thí 09000500017 6

IU1980i 177 7 66 444:‡aid4ó4 , 6

FÀUÙb 0000 8

I] Két Qua thi MQMIGM oo ./ẰẴẲ.^- 9

all) 000) 2ï 00 00 9

F0 27

KN cm 000300 - 3ÂẦÂ.”L.L.Ỏ ,Ô 30 Ki i0 RTL 33

IV 15590AI 1004/1901 ÓÔỎ 35

Danh mục hình ảnh

Hình 1: Hầm khói G112 5111 5111 118 11311113 111 31T TT TT TH TH TT TT HT TH TT TH Liệt 7

02:70 s01 8 .ễồ”” ®ễ"ồễồ - 8

Hinh HE 0-08 8u 2-0 0e 0008 nn 9

Hinh 4: Tan sé quat & mirc 30% oi 000i (0 8015 10

Hinh 5: Tan sé quat & mirc 40% eo 000i (8 8015 10

Hinh 6: Tan sé quat & mirc 50% oi 000i (0 080155 11

Hinh 7: Tan sé quat & mirc 60% eo 008 n6 11

0): 0-0880 sáo 0000 8001 12

Hinh 9: Tan sé quat & mirc 80% Ca MINN try OM 8015 12

Hinh 10: Tan sé quat & mirc 90% 02000000 ôn 13

Hinh 11: Tan $6 quat 6 mirc 100% Cla NINN try trON ou 14

Hinh 12: Tan sé quat & Mir 20% CUA NINN CaU oe 14

Hinh 13: Tan sé quat & mir 30% eo 00 8 15

Hinh 14: Tan sé quat & mirc 40% eo 00c 8n 15

Hinh 15: Tan sé quat & mirc 50% 0o 00 8 16

Hinh 16: Tan sé quat & mirc 60% 0a 00c) 8 16

Hinh 17: Tan 6u so 00 8n 17

Hinh 18: Tan sé quat & mirc 80% 0a 00c) 8 17

Hinh B0 HE 61680 3 20 a0 8 18

Hinh 20: Tan sé quat & mirc 100% 2 00c 8n 18 Hình 21: Tân số quạt ở mức 20% của biên dạng cánh 3D . c5 c2 St v2 2v 11111111 19 Hình 22: Tân số quạt ở mức 30% của biên dạng cánh 3D . c5 St v v2 2x 11111111111, 19

Hình 23: Tân só quạt ở mức 40% của biên dạng cánh 3D HT HH HH rệt 20

Hình 24: Tân số quạt ở mức 50% của biên dạng cánh 3D . c5 St tt 2x1 1111111111 20

Hình 25: Tàn số quạt ở mức 60% của biên dạng cánh 3D c2 21

Hình 26: Tân số quạt ở mức 70% của biên dạng cánh 3D . c5 St St v2 2x1 1111111111, 21

Hình 27: Tân só quạt ở mức 80% của biên dạng cánh 3D HT HH HH rệt 22

Hình 28: Tàn số quạt ở mức 90% của biên dạng cánh 3D c2 Hee 22 Hình 29: Tàn số quạt ở mức 100% của biên dạng cánh 3D c2 Hee 23

010 0E 11-01880320 205-6000 00 .Q 23 0) RE.) 1080 s c0 o0 0à 0 Q 24 Hình 32: Tân só quạt ở mức 40% của tắm †rỒn -c 2c 222 2S vn H311 1111111111131 eerrrr 24 Hinh 33: Tan sé quat & Misc 50% o0 000 0 Q.HLH)LR)H 25 Hinh 34: Tan sé quat & Misc 60% oi 0000 00 25 0): HE 11-1880, s0 o0 0à 8 ỈLT 26 Hinh 36: Tan sé quat & Misc 80% ai 0000 0 Q.H)L,H 26 Hình 37: Tân só quạt ở mức 90% của CAM TON esesesescseseseseseesecocsesescsesesscasssassesesssesscacseseseeenecaeseaeseenenes 27 Hinh 38: Tan sé quat sài, 0u 8 27 Hinh 39: Dé thi mối quan hệ giữa phần trăm điện thế quạt và vận tốc dòng khí - -+-52 28 Hình 40: Đồ thị hệ số lực cản theo Reynolds cho hình trụ và một vài có thẻ 2D -csc-ceses2 29 Hình 41: Hệ só lực cản cho có thê 3D tắm phăng trÒn - 22+ 1222 2v v21 1381 11 H111 ngư 29 Hình 42: Hệ số lực cản theo Reynolds cho hình câu và một vài có thê 3D 22c: scc+cscsecececees 30 Hình 43: Bê rộng vét hậu lưu theo số Reynolds có thẻ hình †rụ trỒn -¿-:-55scs+c+s+xscsxeerereesrscee 31 Hình 44: Bê rộng vét hậu lưu theo số Reynolds có thê hình cầu ¿- cc+c2c+cscscrxsekrvexreserersree 32 Hình 45: Bê rộng vét hậu lưu theo số Reynolds có thẻ tắm phăng tròn - -c-cccccsccscsrrxeerxcee 33

Hình 46: Vết hậu lưu hình thành sau cố thẻ hÌnh †Fụ - - 5-2 SE S2EEESEEEEEEExErx TS Hxvnrnrh ng rrưrếp 34

Danh mục bảng biểu

Bảng 1: Kết quả tính toán với có thê hình trụ †rỒn 5+ 222 2222 x SE 2211118111111 xe ckey 30 Bang 2: Két qua tinh to€n voi Gd thé NINN 8n 31 Bang 3: Két quá tính toán với có thê biên dạng cánh - sát HH HH HH re 32 Bang 4: Két quá tính toán với có thê tám phẳng tròn -:-cc c2 rHhHH HH re 33

5lPage

| Mục đích và yêu cầu bài thí nghiệm

Khảo sát định tính hiện tượng dòng lưu chất bao quanh có thẻ Lưu chất sử dụng

trong bài thí nghiệm là khói (do đốt nóng hơi dầu), các có thê gồm có: trụ, cầu, tắm tròn,

profil cánh mỏng, profil cánh NACA có flap Bài thí nghiệm giúp sinh viên có được cái

nhìn định tính, từ đó kết hợp với các kiến thức được trang bị từ môn Hàng Không Động

Lực Học và Cơ Học Bay đề giải thích sâu hơn các vấn đề liên quan đến lớp biên, sự tách rời lớp biên, sự hình thành các xoáy do tách rời lớp biên, vét hậu lưu sau cô thẻ

Hằm khói được cầu tạo như một ống khí động được dat thang đứng, có thiết bị tạo

khói ở dưới hàm khói

e Hàm khói:

- Kích thước test section là 102x178x254mm

- Motor quạt (fan Motor): hút không khí lên vùng test section tạo ra trường vận tóc, không khí Đường kính của Fan là 127mm

- Vùng thí nghiệm (test section): phản tiết diện trong hầm khói dùng đề quan sát có thê nhờ có nắp trong suốt bằng kính kích thước Test Section là 102x178x254mm

- Dưới test section có thanh nhá khói với nhiều lỗ nhỏ giúp dẫn khói vào vùng test section

- Céng tac dén (light): dùng đề mở hệ thống đèn trong hàm khói giúp quan sát dòng

chuyên động qua có thẻ trong vùng test section

- Công tác quạt (fan): dùng để khởi động quạt

- Núm điều chinh quạt (Fan Speed): dùng điều chinh tóc độ cia Fan Motor (Fan Speed

chí có thê điều chính được sau khi bật công tác Fan )

- Smoke Gen: công tác khởi động chế độ tạo khói (khi bật công tắc này thì dầu sẽ bắt đầu được đốt và tạo khói)

- Black Rubber Hose: day dan dàu Dầu khi được nung nóng sẽ tạo khói và được dẫn bởi

day dé dua vao Test Section

e_ Buông tạo khói:

- Vùng đốt (heating element): dầu được đốt nóng đề chuyền từ thẻ lỏng sang thẻ khí, tạo

ra khói, có các dây công so mà khi điều chỉnh tăng nhiệt độ thì nó sẽ đỏ dân lên

- Được kết nối với buồng chứa dầu (oil reservoir)

- Không khí được hút vào băng 2 nhánh, không khí đây khói vào buông tích khói đặt ở phía sau thiết bị

Thực hiện thí nghiệm qua các bước sau:

Bước 1: Tắt công tắc các nguồn của thiết bị (giúp đảm bảo an toàn điện)

Bước 2: Lắp cô thê vào vùng test section (Lưu ý: phải tắt tất cả các nguồn đề tránh rò rí

điện vì thiết bị đã cũ)

Bước 3: Bật công tắt nguồn

Bước 4: Bật công tắt nồi đun dầu, chờ dây công so được đỏ, ta chính nhiệt độ từ trên

36°C

Bước 5: Khi khói dầu lên nhiệt, bật công tắc quạt và đèn, xoay núm chính tàn số quạt đến

giá tri can khao sat (tir 20% đến 100%), mỗi cô thể khảo sát với 5 mức tần số khác nhau,

ghi lại hình ảnh quan sát được ở vùng test section Từ các thông số đo được, ta tính toán giá trị thời gian trung bình

Bước 6: Tắt công tắc quạt, nguôn Thay có thê khác và lặp lại các bước trên

II Kết quả thí nghiệm

Hình 5: Tân số quạt ở mức 40% của hình trụ tròn

Hình 7: Tân số quạt ở mức 60% của hình trụ tròn

11ilPage

Hình 9: Tân số quạt ở mức 80% của hình trụ tròn

Hình 10: Tân số quạt ở mức 90% của hình trụ tròn

18lPage

Hình 16: Tân số quạt ở mức 60% của hình cầu

Hình 24: Tần số quạt ở mức 50% của biên dạng cánh 3D

20IPage

Hình 26: Tản số quạt ở mức 70% của biên dạng cánh 3D

21lPage

Hình 28: Tản số quạt ở mức 90% của biên dạng cánh 3D

221Page

Hình 29: Tân số quạt ở mức 100% của biên dạng cánh 3D

e Tam phang tron:

Hình 30: Tân số quạt ở mức 20% cua tam tron

23lIPage

Hình 32: Tần số quạt ở mức 40% của tâm tròn

Hình 34: Tân số quạt ở mức 60% cua tam tron

25IPage

Sử dụng đồ thị mối liên hệ giữa phần trăm điện thế của quạt với vận tốc dòng khí,

chúng ta xác định được vận tốc dòng khí trong vùng thử nghiệm (Test section) với phần

trăm điện thế sử dụng từ 35% - 105%

Smoke Tunnel Velocity Calibration

"0 10.20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Percent Voltage to Fan Motor

Hình 39: Đồ thị mói quan hệ giữa phân trăm điện thẻ quạt và vận tốc dòng khí

p là khối lượng riêng không khí (g n}~ tại cao độ mực nước biển

ta chon p = 1,225 kg mỶ

V la van téc dong khi (m/s)

D là kích thước đặc trưng của cô thê (m)

CaDeogthsCoces ượn ThesetskeedcláCe

Hình 40: Đà thị hệ số lực căn theo Reynolds cho hình trụ và một vài có thê 2D

Đường VÔ ai ` Hệ số Số Bề rộng vết

kính trầm điện dòng lực cản | Reynolds hậu lưu

cung | trăm điện dòng › ˆ

Bảng 4: Kết quả tính toán với có thẻ tắm phẳng tròn

Bề rộng vết hậu lưu theo số Reynolds

Số Reynolds

Hình 45: Bẻ rộng vét hậu lưu theo số Reynolds cé thé tam phang tron

Khi đặt có thẻ trong hàm khói, ta thấy một lớp biên mỏng hình thành sát bè mặt có thể Khi dòng khí càng đi về phía trên (nhất là ở vận tốc lớn) thì xuất hiện hiện tượng tách rời lớp biên, hình thành vét hậu lưu với những cấu trúc xoáy

331Page

dừng trên có thẻ Ví dụ như với có thẻ hình trụ, ta có thê quan sát được vị trí điểm dừng là

nơi dòng khí chảy vuông góc với bề mặt có thẻ (Hình 7)

Vết hậu lưu của các có thê tương đối giống nhau nhưng đối với cố thẻ biên dạng

cánh, chúng ta có thẻ thấy hiện tượng đặc biệt hơn là xoáy mũi cánh hay xoáy hình móng

ngwa (Horseshoe vortex) xay ra 6 2 bén mũi cánh (Hình 23) và có chiều hướng từ ngoài

hơn (tại cố thẻ biên dạng cánh, do đặt ngang với dòng khí nên có hiện tượng dòng khí

chảy qua cả mặt trước và mặt sau của biên dạng, gây khó khăn trong việc quan sát và xác định các hiện tượng nên nhóm em chưa thề tính toán toàn bộ số liệu) Hiện tượng tách rời lớp biên có xu hướng dịch chuyền xuống dưới (Về phía đón dòng khí) khi tăng vận tốc

dòng khí, chính vì vậy, các vét hậu lưu cũng có xu hướng kéo dài hơn về phía trên và mở

rộng hơn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] John D.Anderson, Jr Fundamentals of Aerodynamics (6th ed.) Mc Graw Hill Education

[2] Lý Hùng Anh Dòng chuyể» đóng qua có thể Bài giảng Cơ lưu chất, Trường Đại

học Bách Khoa TP.HCM

351Page