Nghiên cứu ảnh hưởng của cánh tới lực đẩy và hiệu suất làm việc của chân vịt

Nghiên cứu ảnh hưởng của cánh tới lực đẩy và hiệu suất làm việc của chân vịt Nghiên cứu ảnh hưởng của cánh tới lực đẩy và hiệu suất làm việc của chân vịt Nghiên cứu ảnh hưởng của cánh tới lực đẩy và hiệu suất làm việc của chân vịt luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI MAI XUÂN HẢI MAI XUÂN HẢI KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỤC NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁNH TỚI LỰC ĐẨY VÀ HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA CHÂN VỊT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CLC17A Hà Nội – Năm 2018 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Mai Xuân Hải NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁNH TỚI LỰC ĐẨY VÀ HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA CHÂN VỊT Chuyên ngành : Kỹ thuật khí động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Phan Anh Tuấn Hà Nội – Năm 2018 ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Mai Xuân Hải Đề tài luận văn: Nghiên cứu ảnh hƣởng cánh tới lực đẩy hiệu suất làm việc chân vịt Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số SV: CAC17001 Tác giả, Ngƣời hƣớng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 19 tháng 04 năm 2018 với nội dung sau: Chỉnh sửa lỗi tả, lỗi in ấn hình vẽ Bổ xung kết luận chƣơng Nêu rõ mơ hình rối k- Bổ xung đơn vị độ nhớt Rà soát tài liệu tham khảo Ngày 10 tháng 05 năm 2018 Giáo viên hƣớng dẫn Tác giả luận văn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG iii LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Mai Xuân Hải Mã học viên: CAC17001 Chuyên nghành: Kỹ thuật khí động lực Tơi xin cam đoan cơng trình “Nghiên cứu ảnh hưởng cánh tới lực đẩy hiệu suất làm việc chân vịt” riêng dƣới hƣớng dẫn PGS TS Phan Anh Tuấn Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, ngày 30 tháng 03 năm 2018 Tác giả Mai Xuân Hải iv LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Chân vịt tàu thủy phận tạo lực đẩy để thắng lực cản tồn phần giúp tàu thủy chuyển động phía trƣớc lùi lại phía sau Khả tạo lực đẩy chân vịt ảnh hƣởng đến hiệu suất làm việc nhƣ mức tiêu hao nhiên liệu tàu thủy Việc nghiên cứu ảnh hƣởng cánh tới lực đẩy hiệu suất làm việc làm việc chân vịt có ý nghĩa khoa học nhƣ thực tiễn ngành công nghiệp tàu thủy Mục đích nghiên cứu Xác định mức độ ảnh hƣởng hình dáng, số lƣợng góc đặt cánh chân vịt tới lực đẩy hiệu suất làm việc chân vịt Nội dung đề tài: + Nghiên cứu tổng quan lý thuyết cánh + Nghiên cứu thủy động lực học cánh chân vịt + Phân tích, lựa chọn chân vịt mẫu phổ biến có đặc tính cụ thể để làm gốc cho nghiên cứu khảo sát sau + Mô số so sánh đối chiếu với đặc tính có chân vịt gốc + Khảo sát ảnh hƣởng thay đổi số lƣợng cánh, chiều dày cánh góc đặt cánh chân vịt tới lực đẩy hiệu suất làm việc chân vịt Phƣơng pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết truyền thống mô số để khảo sát, đánh giá đặc tính chân vịt v MỤC LỤC MỤC LỤC vi DANH MỤC KI HIỆU VIẾT TẮT viii DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ix DANH MỤC BẢNG xi CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐẨY TÀU .1 1.1 Khái niệm chung thiết bị đẩy tàu 1.2 Phân loại thiết bị đẩy tàu .2 1.3 Chân vịt tàu thủy 1.3.1 Đặc tính hình học chân vịt 1.3.2 Định luật đồng dạng .4 CHƢƠNG THỦY ĐỘNG LỰC HỌC VỀ CÁNH CHÂN VỊT 2.1 Lý thuyết bảo toàn động lƣợng 2.2 Lý thuyết mặt cắt phẳng (Strip theory) cánh 2.3 Dòng chảy qua cánh có chiều dài hạn chế 13 2.4 Lý thuyết dịng xốy Prandtl 15 2.5 Hệ thống dịng xốy chân vịt tàu 18 2.6 Trƣờng tốc độ quanh chân vịt số cánh vô hạn .21 2.7 Lực tác động lên phần tử cánh 23 2.8 Ảnh hƣởng số lƣợng cánh đến đặc tính chân vịt 24 CHƢƠNG KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH CHÂN VỊT QUA MƠ PHỎNG SỐ 28 3.1 Chân vịt dùng cho khảo sát đặc tính qua mô số .28 3.2 Phƣơng pháp mô số 29 3.2.1 Giới thiệu chung CFD (Computational Fluid Dynamics) 29 3.2.2 Ứng dụng CFD việc giải toán kỹ thuật 30 3.2.3 Những phƣơng trình cần phải giải CFD 31 3.3 Phần mềm mô ANSYS Fluent 31 3.3.1 Giới thiệu chung 31 3.3.2 Cấu trúc phần mềm ANSYS FLUENT 32 3.3.3 Khả phần mềm 33 vi 3.3.4 Các bƣớc giải toán Fluent .33 3.4 Mơ kiểm chứng đặc tính chân vịt .34 3.4.1 Lựa chọn phƣơng pháp mô số 34 3.4.2 Mơ hình rối 36 3.4.4 Xây dựng mơ hình lƣới .40 3.4.5 Điều kiện biên 41 3.4.6 Thiết lập chạy 42 3.5 Mơ khảo sát đặc tính chân vịt gốc cánh 42 3.5.1 Mô số khảo sát chân vịt gốc cánh .43 3.5.2 Mô số xây dựng đƣờng đặc tính thủy động học chân vịt 48 3.6 Khảo sát thay đổi hình học cánh tới chân vịt 50 3.6.1 Ảnh hƣởng số lƣợng cánh tới chân vịt 51 3.6.2 Ảnh hƣởng chiều dày cánh tới chân vịt 55 3.6.3 Ảnh hƣởng góc nghiêng cánh tới chân vịt 59 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO .65 PHỤ LỤC 66 vii DANH MỤC KI HIỆU VIẾT TẮT CFD (Computational Fluid Dynamics): Động lực học chất lỏng D hiệu suất đẩy EPS công suất kéo Nd công suất trục chân vịt R lực cản Ne công suất máy A hiệu suất đƣờng trục B hiệu suất truyền động CL hệ số lực nâng CD hệ số lực cản  hệ số lực cản lực nâng  góc đáy profile đƣờng tác dụng Rn số Reynolds vận tốc dòng áp lực dòng điều hòa vận tốc mặt cơng tác diện tích mặt đĩa cơng tác chân vịt mật độ chất lỏng hệ số lực đẩy hệ số momen viii DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 2.1 Nguyên lý làm việc chân vịt Hình 2.2 Tam giác vận tốc phần tử cánh 10 Hình 2.3 Mơ hình cánh 12 Hình 2.4 Dịng chảy qua cánh vô hạn 13 Hình 2.5 Hiện tƣợng xoắn tự 14 Hình 2.6 Hệ thống xoáy quanh chân vịt 19 Hình 2.7 Mơ hình Joukovski 20 Hình 2.8 Đồ thị hiệu chỉnh Goldstein Kramer 26 Hình 3.1 Mơ hình cánh phần mềm NX .29 Hình 3.2 Sơ đồ thực tốn mơ Fluent 32 Hình 3.3 Minh họa quy định “Interface” cho mơ hình MRF 35 Hình 3.4 Mơ hình hình học miền chất lỏng .40 Hình 3.5 Mơ hình lƣới 40 Hình 3.6 Điều kiện biên vị trí 42 Hình 3.7 Phân bố áp suất mặt cắt xOy (áp suất tƣơng đối) 43 Hình 3.8 Biểu đồ áp suất phía trƣớc sau cánh .44 Hình 3.9 Phân bố áp suất phía mặt hút 44 Hình 3.10 Phân bố áp suất phía mặt đẩy 45 Hình 3.11 Phân bố vận tốc mặt cắt (xOy) .46 Hình 3.12 Biểu đồ vận tốc phía trƣớc sau cánh .46 Hình 3.13 Ảnh hƣởng tốc độ vòng quay tới lực đẩy chân vịt .47 Hình 3.14 Ảnh hƣởng tốc độ vòng quay tới momen tác dụng lên trục chân vịt 47 Hình 3.15 Phân bố áp suất miền chất lỏng .48 Hình 3.16 Đƣờng đặc tính chân vịt từ kết mơ 49 Hình 3.17 Đƣờng đặc tính chân vịt từ mẫu cánh có sẵn 49 Hình 3.18 Ví dụ vẽ 2D chân vị 51 Hình 3.19 Đồ thị hiệu suất lực đẩy theo số lƣợng cánh 52 Hình 3.20 Ảnh hƣởng số lƣợng cánh tới lực đẩy chân vịt 52 Hình 3.21 Ảnh hƣởng số lƣợng cánh tới momen chân vịt 53 Hình 3.22 Ảnh hƣởng vận tốc góc tới lực đẩy chân vịt 53 Hình 3.23 Ảnh hƣởng vận tốc góc tới momen chân vịt 54 Hình 3.24 Lực đẩy cơng suất chân vịt vận tốc góc 2300 vịng/phút 54 Hình 3.25 Minh họa profile cánh chiều dày profile 55 Hình 3.26 Đồ thị hiệu suất lực đẩy theo chiều dày cánh .56 Hình 3.27 Ảnh hƣởng chiều dày cánh tới lực đẩy chân vịt 57 Hình 3.28 Ảnh hƣởng chiều dày cánh tới momen cản chân vịt 57 Hình 3.29 Ảnh hƣởng vận tốc góc tới lực đẩy chân vịt 58 Hình 3.30 Ảnh hƣởng vận tốc góc tới momen chân vịt 58 ix Hình 3.31 Lực đẩy cơng suất chân vịt vận tốc góc 2300 vịng/phút 59 Hình 3.32 Đồ thị hiệu suất lực đẩy theo góc nghiêng cánh 60 Hình 3.33 Ảnh hƣởng góc nghiêng cánh tới lực đẩy chân vịt 60 Hình 3.34 Ảnh hƣởng góc nghiêng cánh tới momen cản chân vịt .61 Hình 3.35 Ảnh hƣởng vận tốc góc tới lực đẩy chân vịt 61 Hình 3.36 Ảnh hƣởng vận tốc góc tới momen chân vịt 62 Hình 3.37 Lực đẩy công suất chân vịt vận tốc góc 2300 vịng/phút 62 x 0.66 1150 0.65 1050 0.64 950 0.63 850 0.62 750 0.61 650 Hiệu suất chân vịt Lực đẩy chân vịt [N] 1250 T n 0.60 Số lượng cánh Hình 3.19 Đồ thị hiệu suất lực đẩy theo số lượng cánh Nhận xét: Quan sát đồ thị Hình 3.19 ta thấy tăng số lƣợng cánh từ đến Lực đẩy chân vịt tăng 730N lên 1150N, nhiên hiệu suất bị giảm dần Tùy vào yêu cầu lực đẩy hay hiệu suất ngƣời thiết kế đƣa lựa chọn phù hợp Ví dụ nhƣ đồ thị muốn cân hiệu suất lực đẩy phƣơng án cánh phù hợp d Kết mô ảnh hƣởng số lƣợng cánh vận tốc góc dải 1800 – 3300 vịng/phút Ảnh hưởng số lượng cánh tới lực đẩy chân vịt 10000 Lực đẩy [N] 8000 6000 1800rpm 2300rpm 4000 2800rpm 3300rpm 2000 Số lượng cánh Hình 3.20 Ảnh hưởng số lượng cánh tới lực đẩy chân vịt 52 Ảnh hưởng số lượng cánh tới momen cản chân vịt 500 Momen [Nm] 400 300 1800rpm 2300rpm 200 2800rpm 3300rpm 100 Số lượng cánh Hình 3.21 Ảnh hưởng số lượng cánh tới momen chân vịt Nhận xét: Quan sát đồ thị Hình 3.20 Hình 3.21 ta thấy rõ ảnh hƣởng số lƣợng cánh tới lực đẩy momen Khi tăng số lƣợng cánh từ lên cánh lực đẩy chân vịt tăng tất vận tốc quay tăng nhƣng có xu hƣớng ổn định dần Mơ men cần thiết để thắng lực cản nƣớc tăng Điều phù hợp với đặc tính chân vịt lý thuyết Ảnh hưởng vận tốc góc tới lực đẩy chân vịt 10000 Lực đẩy [N] 8000 6000 cánh cánh 4000 cánh cánh 2000 1300 1800 2300 2800 3300 3800 Vận tốc góc [v/ph] Hình 3.22 Ảnh hưởng vận tốc góc tới lực đẩy chân vịt 53 Ảnh hưởng vận tốc góc tới momen cản chân vịt 500 Momen [Nm] 400 300 cánh cánh 200 cánh cánh 100 1300 1800 2300 2800 3300 3800 Vận tốc góc [v/ph] Hình 3.23 Ảnh hưởng vận tốc góc tới momen chân vịt Nhận xét: Quan sát đồ thị Hình 3.22 Hình 3.23 ta thấy rõ ảnh hƣởng vận tốc quay tới lực đẩy momen tiến hành vận tốc dòng V=0 Khi vận tốc vòng quay tăng từ 1800 v/ph tới 3300 v/ph lực đẩy momen tăng Đánh giá ảnh hưởng lực dẩy với cơng suất chân vịt vận tốc góc 2300 vòng/phút Từ giá trị momen cản dòng chảy tác dụng lên cánh chân vịt ta áp dụng công thức: P=M tính tính cơng suất cần thiết để tạo lực đẩy cho động 10xMomen Lực đẩy [N] trƣờng hợp tƣơng ứng 5000 4000 3000 Force 2000 Momen 1000 Số lượng cánh Hình 3.24 Lực đẩy cơng suất chân vịt vận tốc góc 2300 vịng/phút 54 Nhận xét: Quan sát đồ thị Hình 3.24 vận tốc góc quay 2300 vịng/phút Khi tăng số lƣợng cánh từ lên lực đẩy tăng nhƣng đồng thời cơng suất cần thiết để tạo lực đẩy tăng theo Thậm chí cịn tăng nhanh giá trị lực không cải thiện đƣợc hiệu suất Kết phù hợp với kết thay đổi bƣớc tiến Hình 3.19 3.6.2 Ảnh hƣởng chiều dày cánh tới chân vịt a Nội dung Trong phần ta thay đổi biên dạng cánh cánh giữ nguyên dây cung profile cánh mặt cắt thay đổi chiều dày t ứng với trƣờng hợp: 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2 lần chiều dày profile gốc Hình 3.25[8] minh họa chiều dày cánh Hình 3.25 Minh họa profile cánh chiều dày profile b Điều kiện mô + Tiến hành mô điểm hiệu suất tối ƣu, J=1 (10m/s; 2300v/ph) để theo dõi ảnh hƣởng cánh tới hiệu suất nhƣ + Tiến hành mô ứng với thử nghiệm chân vịt bể kín, vận tốc dịng V=0 vận tốc góc dải 1800 – 3300 vịng/phút để xác định ảnh hƣởng cánh tới lực đẩy momen cản c Kết mô ảnh hƣởng chiều dày cánh bƣớc tiến J=1 55 1040 0.66 0.656 1000 980 0.652 960 940 0.648 920 900 0.644 Hiệu suất chân vịt Lực đẩy chân vịt [N] 1020 T n 880 860 0.64 0.8 0.9 1.1 1.2 Chiều dày profile cánh Hình 3.26 Đồ thị hiệu suất lực đẩy theo chiều dày cánh Nhận xét: Quan sát đồ thị Hình 3.26 ta thấy tăng chiều dày cánh, lực đẩy chân vịt tăng tuyến tính từ 880 lên 1020N, nhiên hiệu suất bị giảm dần Kết giồng trƣờng hợ tăng số lƣợng cánh Qua ta thấy, tùy vào yêu cầu lực đẩy hay hiệu suất ngƣời thiết kế đƣa lựa chọn phù hợp Ví dụ nhƣ đồ thị muốn cân hiệu suất lực đẩy chiều dày cánh tốt d Kết mô ảnh hƣởng chiều dày cánh vận tốc góc dải 1800 – 3300 vòng/phút Ảnh hưởng chiều dày cánh tới lực đẩy chân vịt 56 10000 Lực đẩy [N] 8000 6000 1800rpm 2300rpm 4000 2800rpm 3300rpm 2000 0.8 0.9 1.1 1.2 Chiều dày cánh Hình 3.27 Ảnh hưởng chiều dày cánh tới lực đẩy chân vịt Ảnh hưởng chiều dày cánh tới momen cản chân vịt 500 Momen [Nm] 400 300 1800rpm 2300rpm 200 2800rpm 3300rpm 100 0.8 0.9 1.1 1.2 Chiều dày cánh Hình 3.28 Ảnh hưởng chiều dày cánh tới momen cản chân vịt Nhận xét: Quan sát đồ thị Hình 3.27 Hình 3.28 ta thấy tăng chiều dày cánh từ lên cánh lực đẩy chân vịt tăng tất vận tốc quay tăng nhƣng nhƣng không đáng kể Sự ảnh hƣởng chiều dày cánh tới lực đẩy momen không rõ ràng nhƣ thay đổi số cánh 57 Ảnh hưởng vận tốc góc tới lực đẩy chân vịt 10000 Lực đẩy [N] 8000 chiều dày 0.8 6000 chiều dày 0.9 4000 chiều dày 1.0 chiều dày 1.1 2000 chiều dày 1.2 1300 1800 2300 2800 3300 3800 Vận tốc góc [v/ph] Hình 3.29 Ảnh hưởng vận tốc góc tới lực đẩy chân vịt Ảnh hưởng vận tốc góc tới momen cản chân vịt 500 Momen [Nm] 400 chiều dày 0.8 300 chiều dày 0.9 200 chiều dày 1.0 chiều dày 1.1 100 1300 chiều dày 1.2 1800 2300 2800 3300 3800 Vận tốc góc [v/ph] Hình 3.30 Ảnh hưởng vận tốc góc tới momen chân vịt Nhận xét: Quan sát đồ thị Hình 3.29 Hình 3.30 ta thấy rõ ảnh hƣởng vận tốc góc tới lực đẩy momen tiến hành vận tốc dòng V=0 ứng với chiều dày cánh thay đổi Khi vận tốc vòng quay tăng từ 1800v/ph tới 3300v/ph lực đẩy momen cản tăng 58 Đánh giá ảnh hưởng lực dẩy với công suất chân vịt vận tốc góc 2300 Lực đẩy [N] vịng/phút 5000 4000 10xMomen [Nm] 3000 Force 2000 Momen 1000 0.8 0.9 1.1 1.2 Chiều dày cánh Hình 3.31 Lực đẩy cơng suất chân vịt vận tốc góc 2300 vịng/phút Nhận xét: Quan sát đồ thị Hình 3.31 vận tốc góc quay 2300 vịng/phút Khi tăng chiều dày cánh từ 0.8 lên 1.2 lực đẩy tăng nhƣng khơng đáng kể Đƣờng cơng suất có dạng tƣơng tự Nhìn chung ảnh hƣởng lực đẩy chân vịt trƣờng hợp trƣờng hợp J=1 đồ thị Hình 3.26 3.6.3 Ảnh hƣởng góc nghiêng cánh tới chân vịt a Nội dung Trong phần ta thay đổi góc nghiêng cánh 0, 5, 10, 15o Và tiến hành mô ứng với chân vịt cánh b Điều kiện mô phỏng: + Tiến hành mô điểm hiệu suất tối ƣu, J=1 (10m/s; 2300v/ph) để theo dõi ảnh hƣởng cánh tới hiệu suất nhƣ + Tiến hành mô ứng với thử nghiệm chân vịt bể kín, vận tốc dịng V=0 vận tốc góc dải 1800 – 3300 vòng/phút để xác định ảnh hƣởng cánh tới lực đẩy momen cản c Kết mơ ảnh hƣởng góc nghiêng cánh bƣớc tiến J=1 59 0.66 960 0.655 940 0.65 920 0.645 900 Hiệu suất chân vịt Lực đẩy chân vịt [N] 980 T n 0.64 10 15 Góc nghiêng cánh[ o ] Hình 3.32 Đồ thị hiệu suất lực đẩy theo góc nghiêng cánh Nhận xét: Quan sát đồ thị Hình 3.32 ta thấy tăng góc đặt cánh từ đến 15o Lực đẩy hiệu suất chân vịt có xu hƣớng giảm dần nhƣng khơng đáng kể Điều hồn tồn phù hợp với nhận xét phần đầu chƣơng d Kết mơ ảnh hƣởng góc nghiêng cánh vận tốc góc dải 1800 – 3300 vịng/phút Ảnh hưởng góc nghiêng cánh tới lực đẩy chân vịt 10000 Lực đẩy [N] 8000 6000 1800rpm 2300rpm 4000 2800rpm 3300rpm 2000 0 10 15 Góc nghiêng cánh Hình 3.33 Ảnh hưởng góc nghiêng cánh tới lực đẩy chân vịt Ảnh hưởng góc nghiêng cánh tới momen cản chân vịt 60 500 Momen [Nm] 400 300 1800rpm 2300rpm 200 2800rpm 3300rpm 100 0 10 15 Góc nghiêng cánh Hình 3.34 Ảnh hưởng góc nghiêng cánh tới momen cản chân vịt Nhận xét: Quan sát đồ thị Hình 3.33 Hình 3.34 ta thấy thay đổi góc nghiêng cánh từ 0o lên 15o cánh lực đẩy chân vịt tăng tất vận tốc quay giảm nhƣng nhƣng không đáng kể Sự ảnh hƣởng chiều dày cánh tới lực đẩy momen không rõ ràng nhƣ thay đổi số cánh Vì góc nghiêng cánh yếu tố thứ yếu Ảnh hưởng vận tốc góc tới lực đẩy chân vịt 10000 Lực đẩy [N] 8000 6000 độ độ 4000 10 độ 15 độ 2000 1300 1800 2300 2800 3300 3800 Vận tốc góc [v/ph] Hình 3.35 Ảnh hưởng vận tốc góc tới lực đẩy chân vịt 61 Ảnh hưởng vận tốc góc tới momen cản chân vịt 500 Momen [Nm] 400 300 độ độ 200 10 độ 15 độ 100 1300 1800 2300 2800 3300 3800 Vận tốc góc [v/ph] Hình 3.36 Ảnh hưởng vận tốc góc tới momen chân vịt Nhận xét: Quan sát đồ thị Hình 3.35 Hình 3.36 ta thấy rõ ảnh hƣởng vận tốc góc tới lực đẩy momen tiến hành vận tốc dòng V=0 ứng với góc nghiêng cánh khác Khi vận tốc vòng quay tăng từ 1800v/ph tới 3300v/ph lực đẩy momen cản tăng Đánh giá ảnh hưởng lực dẩy với công suất chân vịt vận tốc góc 2300 Lực đẩy [N] vịng/phút 5000 4000 10xMomen [Nm] 3000 Force 2000 Momen 1000 0 10 15 Góc nghiêng cánh Hình 3.37 Lực đẩy cơng suất chân vịt vận tốc góc 2300 vịng/phút 62 Nhận xét: Quan sát đồ thị Hình 3.37 vận tốc góc quay 2300 vịng/phút Khi tăng góc nghiêng cánh từ đến 15 độ lực đẩy giảm nhƣng đồng thời công suất cần thiết để tạo lực đẩy giảm theo  Kết luận - Khi thay đổi số lƣợng cánh từ lên cánh lực đẩy momen cản chân vịt tăng lên rõ rệt, nhiên hiệu suất xu hƣớng giảm dần - Khi thay đổi chiều dày cánh từ 0.8 đến 1.2 lần chiều dày cánh gốc lực đẩy momen cản tăng lên nhƣng khơng đáng kể, hiệu suất có xu hƣớng giảm dần - Khi thay đổi góc nghiêng cánh từ 0o đến 15o lực đẩy momen giảm dần, nhiên không đáng kể, hiệu suất giữ mức ổn định 63 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Sau thời gian nghiên cứu thực luận văn, tác giả hoàn thành mục tiêu nội dung nghiên cứu đề tài đặt đạt đƣợc số kết bƣớc đầu việc nghiên cứu ảnh hƣởng cánh tới hiệu làm việc chân vịt Cụ thể, luân văn giải đƣợc vấn đề sau: - Nghiên cứu tổng quan lý thuyết cánh, thủy động lực học cánh chân vịt Xây dựng mô cánh quay MRF tƣơng ứng để kiểm chứng đƣợc đặc tính chân vịt tàu thủy, phân bố áp suất vận tốc Khảo sát đặc tính làm việc mẫu chân vịt tàu cao tốc có cánh Khảo sát ảnh hƣởng số lƣợng cánh tới hiệu làm việc chân vịt Khảo sát ảnh hƣởng chiều dày cánh tới hiệu làm việc chân vịt Khảo sát ảnh hƣởng góc nghiêng cánh tới hiệu làm việc chân vịt Do giới hạn thời gian nghiên cứu cấu hình máy tính phục vụ chạy mơ số, cịn có đặc tính chân vịt chƣa đƣợc tác giả tiến hành khảo sát, đánh giá đầy đủ Tác giả kiến nghị tiếp tục nghiên cứu tiếp tồn khả xảy sủi bọt hay khơng thay đổi yếu tố hình học cánh chân vịt nhƣ trƣờng hợp mà luận văn giải để từ có đánh giá đầy đủ ảnh hƣởng hình dáng cánh đến lực đẩy hiệu làm việc chân vịt 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO ANSYS (2017), Tài liệu hướng dẫn người dùng Baltazar, J., Falcao de Campos (2009), On the modelling of the flow in ducted propellers with a panel method E Rank et al (2003), Wind loads on lightweight structures: Numerical simulation and wind tunnel tests, Bauingenieur Goldstein, S (1929), On the Vortex Theory of Screw Propellers , Proc of the Royal Society (A) 123, 440 Harold E, Sauders (1957), Hydrodyanamc in Ship design Tom I, II, III Hoekstra (2006), A rans-based analysis tool for ducted propeller systems in open water condition International shipbuilding progress, p205–227 Kuchemann, D., Weber, J (1953) Aerodynamics of propulsion, McGraw-Hill Larrabee, E.E (1979), Practical Design of Minimum Induced Loss Propellers, SAE Preprint 790585 Nguyễn Đức Ân, Nguyễn Bân (1983), Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy 1, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 10 Prandtl, and Betz, A.(1919), Schraubenpropeller mit geringstem Energieverlust, Göttinger Nachrichten 11 Trần Công Nghị (2006), Sổ tay thiết kế tàu thủy (tập 1, 2, 3), Nhà xuất Đại học quốc gia, tp.Hồ Chí Minh 65 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Bảng tọa độ chân vịt tàu thủy Tiết diện 0.1 0.2 0.3 0.4 0.2 R 0.3 R 0.4 R 0.5 R 0.6 R 0.7 R 0.8 R 0.9 R 0.95 R 8.57 8.41 8.1 7.64 6.15 4.96 3.26 2.25 8.55 8.39 8.08 7.62 6.98 6.13 4.95 3.25 2.24 8.44 8.29 7.97 7.51 6.88 6.05 4.88 3.21 2.22 8.22 8.07 7.75 7.29 6.68 5.87 4.74 3.12 2.16 7.85 7.71 7.38 6.92 6.34 5.58 4.51 2.98 2.07 0.2 R 0.3 R 0.4 R 0.5 R 0.6 R 0.7 R 0.8 R 0.9 R 0.95 R -1.17 0.87 1.47 1.8 1.86 1.61 1.01 0.56 -1.17 0.87 1.47 1.79 1.85 1.6 1.01 0.56 -1.15 0.85 1.44 1.77 1.83 1.58 0.99 0.55 -1.11 0.83 1.4 1.71 1.77 1.53 0.96 0.53 -1.05 0.78 1.32 1.62 1.67 1.45 0.91 0.5 0.5 0.6 Mặt hút 7.32 6.6 7.19 6.48 6.84 6.12 6.38 5.65 5.85 5.19 5.15 4.57 4.17 3.72 2.77 2.49 1.94 1.76 Mặt đẩy -0.96 -0.84 0 0.72 0.63 1.21 1.06 1.48 1.3 1.53 1.34 1.33 1.16 0.83 0.73 0.46 0.4 0.7 0.8 0.9 Khoảng chia b 5.67 5.58 5.19 4.71 4.34 3.83 3.13 2.13 1.53 4.52 4.45 4.04 3.55 3.28 2.92 2.41 1.68 1.25 3.14 3.1 2.64 2.15 2.01 1.81 1.53 1.14 0.91 1.5 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 4.7 6.05 7.1 7.9 8.3 8.25 7.6 4.45 47 60.5 71 79 83 82.5 76 60 44.5 -0.69 0.51 0.87 1.06 1.1 0.95 0.6 0.33 -0.50 0.37 0.63 0.77 0.8 0.69 0.43 0.24 -0.27 0.2 0.34 0.42 0.43 0.37 0.23 0.13 0 0 0 0 4.7 6.05 7.1 7.9 8.3 8.25 7.6 4.45 47 60.5 71 79 83 82.5 76 60 44.5 Phụ lục 2: Bản vẽ 2D chân vịt tàu thủy 66 ... phía sau Khả tạo lực đẩy chân vịt ảnh hƣởng đến hiệu suất làm việc nhƣ mức tiêu hao nhiên liệu tàu thủy Việc nghiên cứu ảnh hƣởng cánh tới lực đẩy hiệu suất làm việc làm việc chân vịt có ý nghĩa... 3.33 Ảnh hƣởng góc nghiêng cánh tới lực đẩy chân vịt 60 Hình 3.34 Ảnh hƣởng góc nghiêng cánh tới momen cản chân vịt .61 Hình 3.35 Ảnh hƣởng vận tốc góc tới lực đẩy chân vịt 61 Hình 3.36 Ảnh. .. cánh, chiều dày cánh góc đặt cánh chân vịt tới lực đẩy hiệu suất làm việc chân vịt Phƣơng pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết truyền thống mô số để khảo sát, đánh giá đặc tính chân vịt