ĐI NGANG MƠ HÌNH
4.1.2 Dòng sau cánh chính khi có mặt cánh đi ngang
Trong phần xét hệ hai cánh, xét sự biến đổi của thơng số dịng theo phương sải cánh y ở các vị trí khác nhau của x, mặt z = const lấy đi qua đường ¼ cánh chính (zc/4). Để thấy rõ sự thay đổi của các thành phần vận tốc dọc u, vận tốc đứng w và góc dịng dạt xuống trong vết cánh chính khác nhau như thế nào khi khơng và có cánh đi ngang ở phía sau, xét đối với trường hợp cánh chính (sử dụng trong thực
nghiệm) có profile Naca 4412, w = 4o trên các hình 4.8, 4.9, 4.10. Cũng như trong
chương 3 xét đối với dịng sau cánh chính đơn, phần dịng chảy phía sau cánh gồm có vùng vết (wake) và vùng dịng ngồi (external flow); ở trong vết, vận tốc đứng w có phương hướng xuống nên đó là vùng dịng dạt xuống; ở dịng ngồi, vận tốc w có phương hướng lên đó là vùng dạt lên. Cánh đi ngang thường có sải nhỏ hơn sải cánh chính nên nó nằm trong vùng dịng dạt xuống sau cánh chính. Trong trường hợp hệ hai cánh, sẽ tồn tại vùng hỗn hợp vừa thuộc vết cánh chính và vừa thuộc dịng ngồi cánh đuôi ngang.
Xét vận tốc dọc u/V trên hình 4.8(a) đối với cánh đơn. Cũng tương tự như kết quả đối với cánh đơn xét trong chương 3, vận tốc dọc trong vết bị lõm nhiều nhất tại vị trí gần mép ra tại x/c = 0,5 (trên mặt đi qua gốc cánh y/b = 0, vận tốc dọc u = 93,5% V). Độ lõm này giảm dần dọc theo dòng chảy xa dần khỏi mép ra của cánh (tại vị trí xa nhất xét trên hình x/c = 5, u = 98% V). So sánh kết quả trên hình 4.8(b) khi có cánh đi ngang đặt sau cánh chính với kết quả trên hình 4.8(a) khi khơng có cánh đi ngang phía sau cánh chính, thấy có sự khác nhau nhiều (vị trí x/c = 2 đi qua đường ¼ của cánh đi ngang). Chỉ có sự giống nhau trong hai trường hợp khơng có cánh đi ngang (a) và có cánh đi ngang (b) là vận tốc dọc u trong vùng dòng ngồi (ngồi vết) nhanh chóng đạt giá trị V khi xa biên vết (u/V 1). Ở vùng trong vết, sự khác nhau giữa hai trường hợp (a) và (b) là rất
lớn. Ngoài giá trị vận tốc dọc u tại vị trí x/c = 2 (đi qua cánh đi ngang), ở tất cả các vị trí x = const khác trên đường trục kéo dài từ gốc cánh, vận tốc dọc đều bị giảm giá trị với sự có mặt của cánh đuôi ngang, nghĩa là độ lõm của của đường phân bố vận tốc lớn hơn. Tại vị trí x/c = 2 trùng với đường ¼ của cánh đi ngang, kết quả mô phỏng cho giá trị vận tốc dọc u bằng khơng (u/V = 0) trong khoảng có chứa cánh đi ngang; cịn phía ngồi mút cánh đi ngang, dịng bị kích động mạnh làm cho u/V > 1 ở chỗ gần mút cánh đuôi ngang. Sự thay đổi đặc biệt còn nằm ở vị trí x/c = 3, là vị trí nằm sau mép ra của cánh đuôi ngang. Vận tốc dọc tại x/c = 3 giảm mạnh (u = 85,2% V), do đây là vị trí sát mép ra của cánh đi ngang.
Như vậy, tồn tại vùng hỗn hợp vừa thuộc phần trong vết cánh chính, vừa thuộc phần ngồi vết (dịng ngồi) cánh đi ngang, tại đó, dịng bị kích động khác thường và làm cho quy luật biến thiên các thơng số dịng (như vận tốc dọc u) thay đổi, có sự tăng giảm đột ngột và đồ thị có thêm các điểm uốn cục bộ. Các thơng số như vận tốc đứng w (hình 4.9) và góc dịng dạt xuống (hình 4.10) và một số thơng số khác cũng có hiện tượng tương tự (đồ thị có thêm điểm uốn cục bộ và các thông số biến thiên tăng giảm đột ngột) trong vùng hỗn hợp nằm trong vết cánh chính và nằm ngồi vết cánh đi ngang.
76
Hình 4.8. Vận tốc dọc sau cánh chính (Naca 4412, w = 4o). (a) Cánh đơn; (b) Tổ hợp cánh chính và cánh đi ngang
Hình 4.9. Vận tốc đứng sau cánh chính (Naca 4412, w = 4o). (a) Cánh đơn; (b) Tổ hợp cánh chính và cánh đi ngang
Hình 4.10. Góc dịng dạt xuống sau cánh chính (Naca 4412, w = 4o). (a) Cánh đơn; (b) Tổ hợp cánh chính và cánh đi ngang
77
Vận tốc đứng w/V trong trường hợp cánh chính đơn và tổ hợp cánh chính - cánh đi ngang được trình bày trên hình 4.9(a) và 4.9(b). Thành phần vận tốc đứng chính là vận tốc dịng dạt xuống có giá trị nhỏ hơn nhiều vận tốc dọc u. So sánh giữa hai trường hợp khơng và có cánh đi ngang ở phía sau cánh chính cho thấy kết quả rất khác nhau trong vùng dịng dạt xuống sau cánh chính. Tại vị trí x = 2c trùng với đường ¼ của cánh đi ngang, tính tốn mơ phỏng cho giá trị vận tốc đứng w bằng không (w/V = 0) trong vùng có cánh đi ngang. Trong vùng hỗn hợp (bên trong vết cánh chính và bên ngồi cánh đi ngang trên hình 4.9(b), vận tốc w có quy thuật biến đổi tăng giảm bất thường và có điểm uốn. Với phần khơng gian cịn lại, so với trường hợp khơng có cánh đi ngang, giá trị tuyệt đối của vận tốc dịng dạt xuống w trong trường hợp có cánh đi ngang tăng ở những vị trí x nằm trước cánh đuôi ngang (x/c = 0,5 và x/c = 1), và giảm ở các vị trí x ở sau cánh đi ngang (x/c = 3 và x/c = 5).
Góc dịng dạt xuống là kết quả tính tốn từ hai thành phần vận tốc dọc và vận tốc ngang theo cơng thức (3.1). Vì vậy, tại vị trí x/c = 2 trùng với đường ¼ của cánh đi ngang, góc khơng xác định như trên hình 4.10(b). Tại các vị trí x ở trước
cánh đuôi ngang (x/c = 0,5, x/c = 1), sự có mặt của cánh đi ngang làm tăng giá trị tuyệt đối của vận tốc w so với trường hợp cánh chính đơn. Xét tại vị trí x/c = 1, là vị trí ở trước mép vào cánh đi ngang, góc dịng dạt sau trong trường hợp có cánh đi ngang có giá trị thay đổi từ -3,6o -4,2o tương ứng với y/bH = 0 1 (theo
phương ngang). Như vậy, theo phương y, góc dịng dạt xuống có giá trị thay đổi. Sự thay đổi này, tương tự như trường hợp góc tới cánh đi ngang khơng đổi nhưng cánh đi ngang bị xoắn. Có nghĩa là góc dịng dạt xuống sau cánh chính thay đổi theo ba phương (x, y, z), và có thể nhận định rằng giả thiết góc dịng dạt sau cánh chính chỉ có một giá trị là cịn có khoảng cách với thực tế.
Để xét góc tới của cánh chính ảnh hưởng đến góc dịng dạt xuống sau cánh chính, hình 4.11 trình bày đồ thị biến đổi góc dịng dạt xuống ở hai vị trí x/c = 0,5 và x/c = 5 với hai giá trị của góc tới w = 4o và w = 8o (profile Naca 0012). Hình
Hình 4.11. Góc dịng dạt xuống trong vết. (a) Cánh đơn (Naca 0012, w = 4o
và w = 8o); (b) Tổ hợp cánh chính và cánh đi ngang
78
4.11(a) là kết quả góc dịng dạt xuống (dạt lên) đối với cánh chính đơn (khơng có cánh đi ngang phía sau) và hình 4.11(b) là kết quả với trường hợp có cánh đi ngang ở phía sau cánh chính. Có thể thấy, khi có cánh đi ngang quy luật góc dịng dạt xuống bị biến đổi rất nhiều trong hai trường hợp có và khơng có cánh đi ngang. Về ảnh hưởng của góc tới cánh chính, góc dịng dạt xuống của trường hợp