Chọn tỉ số bầu của chong chóng là = với là đường kính bầu và là bán kính chong chóng.
Lấy 20 vị trí dọc theo bán kính của chong chóng, các vị trí này được xác định bằng cách chia diện tích chong chóng thành các phần bằng nhau.
Xoáy trên cánh quạt là xoáy tự do nên tại vị trí trung bình ta có
= +
2
Khi không có ma sát ta có = 0 và góc hợp bởi lực nâng lực cản = 0 nên tại vị trí trung bình ta có thể tính được hệ số ảnh hưởng dọc trục bởi liên hệ sau:
= 1 2
= 4 (1 + ) 1 −
Hệ số là nghiệm dương của phương trình bậc 2 trên. Để xác định hệ số ta giải phương trình sau:
− 1 − tan + (1 + ) + tan = 0
Với = 0 phương trình trở thành:
− + (1 + ). = 0 Ta thu được là nghiệm nhỏ hơn của phương trình.
Chương VII: Thiết kế chong chóng THIẾT KẾ WIG 4 CHỖ NGỒI
Sinh viên: Phan Quốc Thiện – MS: 40802089 Trang 118
Góc dòng vào tương đối:
tan =
Ω .
1 + 1 − Hiệu suất cục bộ tại bán kính trung bình:
= 1 − 1 +
Để giảm thiếu năng lượng mất mát, hiệu suất tại mọi vị trí bán kính khác phải bằng với hiệu suất cục bộ tại vị trí bán kính trung bình. Như vậy, hệ số và được tính bằng công thức:
= ( ) (1 − ) J + ( ) = (1 − )
J + ( )
Sau khi có được và ta lập bảng giá trị để xác định góc dòng vào tương đối và hệ số tại các vị trí bán kính tương ứng: tan = Ω . 1 + 1 − = 4 1 + . sin cos cos( + )
Chọn biên dạng cánh: Ở đây ta chọn biên dạng cánh NACA 2412, từ đây ta chọn góc tới sao cho tỉ số / là lớn nhất. Khi đó hệ số lực nâng sẽ ứng với góc tới đó.
Giữ nguyên hệ số lực nâng tại vị trí trung bình cho tấc cả các vị trí doc theo bán kính khác. Khi đó hệ số đặc (solidity) được tính như sau:
= ( )
Và chiều dài cung cánh sẽ là:
=2
Khi xét đến ảnh hưởng của hệ số ma sát vận tốc dòng vào sẽ thay đổi:
= (1 + )
sin Lực cản biến đổi theo ảnh hưởng của hệ số Reynold
= 1.328 . ế < 5 × 10 0.074 . ế > 5 × 10 Vơi hệ số Reynold được tính theo công thức:
Chương VII: Thiết kế chong chóng THIẾT KẾ WIG 4 CHỖ NGỒI
Sinh viên: Phan Quốc Thiện – MS: 40802089 Trang 119
= Góc giữa lực nâng và lực cản :
tan = Thay vào phương trình:
− 1 − tan + (1 + ) + tan = 0
Có a, b ta sẽ tính được các giá trị và hệ số cũng như cung cánh tại từng vị trí. Góc hình học của lá cánh tại từng vị trí = +
Lực đẩy, moment xoắn, công suất và hiệu suất của chong chóng được tính theo các công thức sau: =1 2 =1 2 = 1 2 = .