BÁO CÁO TN QUAN SÁT ĐƯỜNG DÒNG QUA CÁC CỐ THỂ NHÓM 7

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA KỸ THUẬT GIAO THƠNG Báo cáo thí nghiệm kỹ thuật hàng khơng Nhóm Lê Hữu Tài G1102985 Phạm Huy Phương G1102671 Nguyễn Như Khoa G1101648 Hứa Huy Hoàng G1101225 QUAN SÁT ĐƯỜNG DÒNG QUA CÁC CỐ THỂ I Mục đích u cầu thí nghiệm Khảo sát định tính tượng dòng lưu chất bao quanh cố thể Lưu chất sử dụng thí nghiệm khói (do đốt nóng dầu), cố thể gồm có: trụ, cầu, tròn, profil cánh mỏng, profile cánh NACA có flap Bài thí nghiệm giúp sinh viên có nhìn định tính, từ kết hợp với kiến thức trang bị từ môn Khí Động Lực Học để giải thích sâu vấn đề liên quan đến lớp biên, tách rời lớp biên, hình thành xoáy tách rời lớp biên… II Mơ tả thiết bị thí nghiệm Hầm khói mơ tả hình Quạt điện thay đổi vận tốc đặt phía để hút khơng khí qua test section có kích thước 102x178x254mm Hình Hầm khói thiết bị tạo khói Hình Biểu đồ mối quan hệ vận tốc dịng khí test section phần trăm Volt motor quạt III Tiến hành thí nghiệm 1/ Dụng cụ thí nghiệm : Các cố thể sử dụng để tiến hành thí nghiệm mơ tả hình sau Khối cầu hình trụ Cánh 3D trắng cánh 3d có flap Đĩa trịn 2/ Tiến hành thí nghiệm : Bước : Cắm dây điện nguồn thiết bị thí nghiệm Kiểm tra lượng dầu ống hình chữ U Bước : Lắp đặt vật thể vào Test Section Bước : Bật cơng tắc thiết bị tạo khói, khói tăng từ từ lên điều chỉnh quạt tốc độ trung bình 40 Bước : Khi lượng khói đủ để quan sát , ta điều chỉnh quạt tốc độ trung bình 40 quan sát đường dòng qua cấu thể Bước : Thay đổi tốc độ quạt 60 , 80 , 100 Quan sát tượng ghi nhận IV Báo cáo thí nghiệm Phần I : Cấu tạo hầm khói 1/ Mơ tả cấu tạo Hầm Khói, nêu rõ chức phận, sơ đồ khối quan hệ phận Hầm khói có cấu tạo tương tư ống khí động, đặt thẳng đứng có thiết bị để tạo khói trước phần Test Section Gồm phận chính: - Fan Motor: motor quạt hút khói, đặt đầu hầm khói để hút khói Tốc độ fan motor thay đổi làm tốc độ dịng khói thay đổi Đường kính Fan 127mm - Test Section: phần tiết diện hầm khói dùng để quan sát cố thể nhờ có nắp suốt kính kích thước Test Section 102x178x254mm - Lights: hệ thống gồm bóng đèn, nhằm mục đích chiếu sáng cho Test Section để quan sát đường dịng khói qua cố thể Lights lắp bên Test Section có khe hở để nhiệt - Black Rubber Hose: dây dẫn dầu Dầu nung nóng tạo khói dẫn dây để đưa vào Test Section - Black Rubber Squeeze Bulb & Strut: tay cầm dùng để điều chỉnh phương hướng dòng khói theo phương ngang - Light: cơng tắc đèn - Fan: công tắc khởi động quạt - Fan Speed: dùng điều chỉnh tốc độ Fan Motor (Fan Speed điều chỉnh sau bật cơng tắc Fan ) - Smoke Gen: công tắc khởi động chế độ tạo khói (khi bật cơng tắc dầu bắt đầu đốt tạo khói) 2/ Nói rõ cách tạo thay đổi trường vận tốc dòng lưu chất qua vùng Test Section Hầm Khói Làm để có trường vận tốc dòng qua vùng Theo anh/chị, trường vận tốc dịng qua Test Section Hầm Khói có khơng? Nếu thiết kế lại anh/chị hiệu chỉnh so với cấu tạo nó? Để thay đổi trường vận tốc Test Section, ta thay đổi vận tốc quạt Cụ thể sau: - Khi vận tốc quạt tăng, lưu lượng khơng khí qua quạt tăng Theo ngun tắc bảo tồn lưu lượng với diện tích mặt cắt ngang Test Section lưu lượng tăng dẫn đến vận tốc Test Section tăng theo Ngược lại vận tốc quạt giảm - Ở trước sau Test Section có đặt lưới tổ ong để làm dịng đều, hướng trục Tạo profile vận tốc qua Test Section khơng bị ảnh hưởng xốy tạo quạt phía Các dịng khói gần thành hầm khói Test Section khơng đều, bị xốy trước đến cố thể Vì chất lượng dịng Test Section khơng tốt gia tăng bề dày lớp biên 3/ Theo anh/chị, ảnh hưởng khác liên quan đến cấu tạo Hầm Khói kết quan sát làm thí nghiệm (nếu có) gì? - Do chập chờn bóng đèn cản trở việc quan sát - Có vài chỗ bị hở khơng che chắn kĩ nên làm khơng khí lọt vào gây nên nhiễu động khói - Dịng khói khơng gần thành vùng Test Section - Khơng đo xác kích thước hình học cố thể làm thí nghiệm - Khơng đo góc gập flap, góc tới cánh - Đặt cố thể khơng tâm Test Section Phần II : Kết thí nghiệm 1/ Tính số Re cho trường hợp làm thí nghiệm Biết hệ số nhớt động lực học c tớnh bng cụng thc à= 1.4578 ì 10 T 1.5 T + 110.4 ; T (K) Trong : µ : hệ số nhớt động lực học ( kg/ms) T : nhiệt độ khơng khí ( K ) Nhiệt độ khơng khí ngày làm thí nghiệm 32 oC => T = 305 K 1.4578 × 10 −6 3051.5 => = = 1.87 ì 10 kg / ms 305 + 110.4 Số Re tính theo cơng thức : Re = ρVD µ Trong : µ : hệ số nhớt động lực học ( kg/ms) ρ : khối lượng riêng khơng khí ( = 1.152 kg/m3 ) V : vận tốc khơng khí (m/s) D : kích thước đặc trưng cấu thể ( m ) Kích thước đặc trưng cấu thể : Hình cầu 0.04 m Hình trụ 0.045 m Đĩa tròn 0.045 m Cánh trắng 0.068 m Cánh đen 0.097 m Số Re cấu thể trường hợp : % Volt 40 60 80 100 V (m/s) 1.25 2.55 3.5 4.4 Hình cầu 3080,214 6283,636 8624,599 10842,35 Hình trụ 3465,241 7069,091 9702,674 12197,65 Đĩa trịn 3465,241 7069,091 9702,674 12197,65 Cánh trắng 5236,364 10682,18 14661,82 18432 2/ Quan sát hình chụp giải thích hình dạng đường dịng a/ Hình cầu 40% Volt 60% Volt Cánh đen 7469,519 15237,82 20914,65 26292,71 80% Volt 100% Volt Nhận xét: a/ Hình cầu Tại vận tốc 40% Volt, ta thấy khói chế độ rối khơng khí chưa kịp di chuyển đến cố thể bị tách rời từ sớm Từ vận tốc 60% Volt trở đến 100% Volt, quan sát đường khói bao bọc cố rõ, đồng thời vết hậu lưu tượng tách rời lớp biên ghi nhận Khi ta tăng vận tốc dịng khói, tượng tách rời lớp biên sớm hơn, đường dòng phát triển nhiều xốy phía sau cố thể xa dài b/ Hình trụ 40% Volt 60% Volt 80% Volt 100% Volt Nhận xét : Hình trụ : tương tự hình cầu dịng khói di chuyển theo phương thẳng đứng, vng góc với cố thể , nên mặt cắt cầu trụ cho biên dạng hình trịn c/ Đĩa trịn Nhận xét: 40% Volt 60% Volt 80% Volt 100% Volt Đĩa tròn : Với đĩa tròn vận tốc 40% Volt đường dịng mờ, tăng đến 60% thấy vùng mở rộng phía mặt đĩa tách rời lớp biên mép đĩa tròn Khi vận tốc 80 100% Volt , vùng mở rộng lớn xoáy mặt đĩa dài thêm d/ Cánh trắng 40% Volt 80% Volt Đối với cố thể cánh trắng nhận thấy: -Ứng với vận tốc 40% Volt, dòng rối gặp cánh 60% Volt 100% Volt -Khi ta tăng dần vận tốc, dòng đến gặp cố thể nhanh hơn, đường dịng ơm lấy bề mặt cánh phía trước Hai bên mép cánh đường dòng ôm sát, uốn cong gặp biên dạng cánh, vết hâu lưu dài ta tăng dần vận tốc dịng khói e/ Cánh đen có flap , góc tới 40% Volt 60% Volt 80% Volt 100% Volt Biên dạng cánh đen có flap góc tới 0: -Nhận thấy vận tốc dịng khói 40% Volt, dịng khói rối trước gặp cánh ( tốc độ dịng khói chưa đủ để quan sát tượng ) -Khi ta tăng dần vận tốc, tượng tách rời lớp biên xuất bên mép cánh, tăng vận tốc dịng khói tách xa khỏi mép cánh, dịng khói uốn cong nhiều bên mép cánh đạt vận tốc 100% Volt ( vận tốc lớn dòng uốn cong bên mép cánh, đặc biệt mép bên phải ) f/ Cánh đen có flap góc tới dương 40% Volt 60% Volt 80% Volt 100% Volt Cánh đen có flap góc tới dương: - Nhận thấy tượng tách rời lớp biên xảy rõ ràng hơn, tách rời lớp biên mép phải xảy sớm trường hợp góc tới Ở mép trái điểm tách rời lớp biên dời phí sau so trường hợp hóc tới Phía sau flap xuất xốy, sau mép trái rõ g/ Cánh đen có flap âm 40% Volt 60% Volt 80% Volt 100% Volt Cánh đen có flap góc tới âm: - Ta quan sát tượng tách rời lớp biên xảy sớm mép trái cánh, phía bên phải đường dịng chạy dọc uốn cong theo bề mặt cánh Ở phía phải cánh, sau flap dịng khói thu hẹp sắc nét (***) MỘT SỐ THÍ NGHIỆM THAM KHẢO CHO CÁC CỐ THỂ KHÁC Nguồn: http://www.youtube.com/watch?v=TOUylg7Eyec http://www.youtube.com/watch?v=43rGZRMB120 http://en.wikipedia.org/wiki/Potential_flow