3. THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG CHƢƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH TÍNH LỰC KHÍ ĐỘNG VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG
3.2.3. Phân bố hệ số lực nâng trên sải cánh và hệ số lực nâng tổng (của 8 trƣờng hợp thực nghiệm so sánh với kết quả lập trình số)
trƣờng hợp thực nghiệm so sánh với kết quả lập trình số)
3.2.3.1. Phân bố hệ số lực nâng trên sải cánh profil Naca 0012
Thực nghiệm 8: Cánh 2b/c=5,2; Naca 4412; = 4o SO SÁNH CP 3D và 2D gốc cánh (THỰC NGHIỆM, LẬP TRÌNH)
Hình 3.22. Hệ số áp suất 3D và 2D hàng lỗ gốc cánh – so sánh kết quả
thực nghiệm và lập trình số (cánh b/c=2,6; profil Naca 4412; = 4o
)
Hình 3.23. Phân bố hệ số lực nâng trên sải cánh profil Naca 0012
41
Trên hình 3.23 là phân bố hệ số lực nâng trên sải cánh profil Naca 0012 với các góc tới
o 2 , o 4 , o 8
. Với dạng profil đối xứng Naca 0012, tại góc tới o
0
, lực nâng bằng không. Đường phân bố hệ số lực nâng này nhận được từ việc tích phân phân bố áp suất trên các tiết diện song song với phương chuyển động. Kết quả trên hình cho thấy, hệ số lực nâng tăng mạnh theo góc tới.
3.2.3.2. Phân bố hệ số lực nâng trên sải cánh profil Naca 4412
Có thể quan sát được đồ thị phân bố hệ số lực nâng trên sải cánh profil Naca 4412 với bốn góc tới o 0 , o 2 , o 4 , o 8
trên hình 3.24. Trường hợp cánh có profil Naca 4412 cho hệ số lực nâng lớn hơn nhiều so với cánh có profil Naca 0012 với cùng góc tới.
Có thể thấy, trong khi đồ thị phân bố hệ số áp suất trên mỗi tiết diện cánh song song với phương chuyển động cho thấy quy luật phân bố tải trên phương dọc, thì đồ thị phân bố hệ số lực nâng theo phương sải cánh cho thấy tính chất phân bố tải theo phương ngang.
Thực hiện tích phân các giá trị hệ số lực nâng phân bố trên sải cánh sẽ nhận được một giá trị hệ số lực nâng trung bình của tồn cánh tại mỗi góc tới như trình bày trong hình 3.25 và hình 2.26 ở phần tiếp theo. Nếu dùng lực kế để đo lực nâng trên cánh thì sẽ chỉ nhận được giá trị hệ số lực nâng tổng, và “tiết kiệm” được rất nhiều thời gian đo cũng như công phu gia công cánh. Trong khi phương pháp đo phân bố áp suất trên cánh 3D ở đây phải thực hiện 220 phép đo mới nhận được một giá trị hệ số lực nâng, nhưng đổi lại, có thể biết được quy luật áp lực khí động trên lưng và bụng cánh theo cả phương dọc và phương ngang.
3.2.3.3. Hệ số lực nâng tổng theo góc tới đối với cánh profil Naca 0012
Như trình bày trên hình 3.23, khi thực hiện tích phân các giá trị hệ số lực nâng phân bố trên sải cánh sẽ nhận được một giá trị trung bình tích phân, đó là hệ số lực nâng tổng tại góc tới đang xét. Thực hiện như vậy với nhiều góc tới sẽ nhận được đồ thị hệ số lực nâng tổng của cánh phụ thuộc vào góc tới. Trên hình 3.25 là đồ thị hệ số lực nâng tổng của cánh profil Naca 0012 (sải 2b/c=5,2) theo góc tới, với sự so sánh giữa kết quả lập trình số 3D, kết quả thực nghiệm trên cánh 3D, kết quả tính tốn theo Fluent nhớt 3D và so sánh với kết quả thực nghiệm 2D [81] (coi sải cánh dài vơ cùng).
Hình 3.24. Phân bố hệ số lực nâng trên sải cánh Naca 4412
42
Từ đồ thị hệ số lực nâng theo góc tới này có thể rút ra các nhận xét sau:
Trong khoảng góc tới khơng lớn o
8
, hệ số lực nâng tính theo phương pháp kì dị 3D (khơng nhớt), thực nghiệm và theo Fluent (có nhớt) có kết quả tương tự nhau. Với góc tới lớn o
1 0
, bắt đầu có sự sai lệch đáng kể giữa kết quả tính theo giả thiết dịng khơng nhớt với thực nghiệm và dịng có nhớt.
Với cánh 3D đang xét (sải 2b/c=5,2; profil Naca 0012), sai biệt về hệ số lực nâng
của cánh 3D so với profil 2D là rất lớn, và sai biệt này tăng mạnh khi góc tới tăng.
Giá trị góc tới tương ứng với sự đảo chiều đi xuống của đồ thị hệ số lực nâng trong
trường hợp profil 2D ( o t h 2 D 1 4
) nhỏ hơn so với cánh 3D của trường hợp đang xét
( o
t h 3 D 1 6
).
3.2.3.4. Hệ số lực nâng tổng theo góc tới đối với cánh profil Naca 4412
Trên hình 3.26 là đồ thị hệ số lực nâng tổng của cánh profil Naca 4412 (sải 2b/c=5,2) theo góc tới, với sự so sánh giữa kết quả lập trình số 3D, kết quả thực nghiệm cánh 3D (kết hợp [8], kết quả tính tốn theo Fluent nhớt 3D và so sánh với kết quả thực nghiệm 2D [75] và kết quả số 2D. Từ các đồ thị này có thể rút ra một số nhận xét sau:
Hình 3.25. Hệ số lực nâng – so sánh kết quả thực nghiệm 3D, lập trình số 3D,
Fluent 3D và thực nghiệm 2D [81] (cánh2b/c=5,2; N0012)
Hình 3.26. Hệ số lực nâng – so sánh kết quả thực nghiệm 3D, lập trình số 3D,
43
Trong khoảng góc tới khơng lớn o
8
, hệ số lực nâng tính theo phương pháp kì dị 3D, thực nghiệm 3D và theo Fluent 3D có kết quả tương tự nhau. Với góc tới lớn
o
1 0
, có sự sai lệch đáng kể giữa kết quả tính theo các phương pháp dịng khơng nhớt và dịng có nhớt.
Có sự sai biệt lớn về hệ số lực nâng theo góc tới đối với cánh 3D (của trường hợp
xét) so với trường hợp profil 2D, và sai biệt này tăng theo sự tăng của góc tới.
Kết quả trên hình 3.26 cho thấy, đối với profil 2D Naca 4412, giá trị góc tới (thực
nghiệm) làm cho đồ thị hệ số lực nâng đảo chiều đi xuống o t h 2 D 1 4
. Đối với cánh 3D đang xét, giá trị góc tới này cũng là o
t h 3 D 1 4
, tương tự với trường hợp profil 2D. Nhận xét đối với cả hai loại cánh có profil Naca 0012 và profil Naca 4412 cho thấy, khơng có một quy luật (định tính) chung nào về mối liên hệ giữa kết quả profil 2D và cánh 3D khi xét về miền sụt giảm của đồ thị hệ số lực nâng theo góc tới. Điểm cực trị này phụ thuộc vào loại profil, cũng như hình dạng mặt chiều bằng của cánh (hệ số dạng cánh).