27
Hình 3.5. Sơ đồ đo áp suất trên mơ hình cánh
3.1.2. Nguyên lý đo áp suất phân bố trên cánh 3D
Việc đo áp suất trên profil cánh (2D) đơn giản hơn rất nhiều so với trường hợp 3D, cả về phương pháp gá đặt cố định cánh và số lượng lỗ đo áp gia công trên cánh.
Trong trường hợp 2D, có thể gá cánh vào hai thành bên của buồng thử ống khí động nên độ cứng vững rất cao. Trên cánh chỉ cần gia công một hàng lỗ ở giữa cánh.
Với trường hợp 3D ở đây, để tận dụng tối đa chiều rộng của buồng thử ống khí động (400mm) sao cho kích thước cánh thử nghiệm lớn nhất có thể, luận án đã thực hiện phương pháp ngàm một đầu để cố định cánh. Như vậy, chiều dài sải cánh nằm trong ống thí nghiệm chỉ là một nửa cánh, có lợi cho việc chọn kích thước lớn cho sải cánh cũng như dây cung cánh.
Phương pháp ngàm một đầu cánh cịn có lợi ở chỗ có thể tìm cách “gói gọn” tồn bộ các dây dẫn đo áp vào trong lịng cánh, rồi đưa các dây này ra ngồi buồng thử ống khí động qua đầu ngàm của cánh (hình 3.4). Đây là một yếu tố hết sức quan trọng để tránh các dây đo áp gây nhiễu cho chuyển động của chất lỏng. Tất nhiên, phương án này yêu cầu công việc gia công cánh thử nghiệm rất công phu.
Nguyên lý đo áp suất trên cánh được thể hiện trên sơ đồ hình 3.5. Hai đầu vào của áp kế kỹ thuật số nhận áp suất dẫn từ mặt cánh và áp suất tĩnh từ ơng Pitot. Tín hiệu độ chênh áp suất này được thể hiện trên màn hình của áp kế và truyền qua bộ chuyển đổi Keyence để truyền vào máy tính. Phần mềm Wave Logger cài trong máy tính cho phép hiện thị xuất giá trị áp suất đo trên màn hình máy tính và xuất ra file số liệu.
Hình 3.4. Gá lắp mẫu thử trong ống khí động
Kim chỉ đo góc tới của mơ hình cánh
Ống nhựa nối từ lỗ đo áp trên cánh được đưa ra ngoài Thiết bị rà chuẩn song song
của cánh thí nghiệm
28
Trên thực tế, giá trị áp suất đo được luôn dao động theo thời gian, vì vậy, cần thực hiện số lần đo đủ lớn để lấy trung bình theo thời gian (thực nghiệm ở đây chọn số lần đo là 30.000 lần). Tín hiệu áp suất đo được tại áp kế kỹ thuật số được chuyển đổi qua bộ chuyển đổi Keyence và được quy đổi như sau: Độ chênh lệch áp suất ở hai cổng của áp kế là 1 Pa sẽ tương ứng với điện áp đầu ra là 1mV, sau đó giá trị điện áp này được chuyển thành tín hiệu số và đưa về máy tính. Như vậy giá trị hiển thị trên máy tính 1mV tương ứng với độ chênh áp suất của cổng Low và cổng High của áp kế số là 1 Pa.
3.1.3. Gia công cánh thử nghiệm
Với hệ thống ống khí động, dụng cụ đo áp kế kỹ thuật số và nguyên lý đo như đã mô tả ở trên, độ chính xác gia cơng cánh có ý nghĩa quyết định độ chính xác của phép đo.
Trong khi các phương pháp đo vận tốc điểm thường thông qua một khâu trung gian là cảm biến nhận và truyền tín hiệu (tốc kế sợi nóng), thì phương pháp đo áp suất điểm trên mặt cánh không sử dụng yếu tố trung gian, đó là ưu điểm của phương pháp đo này. Bởi vì sự có mặt của yếu tố trung gian, dù ít dù nhiều, cũng gây một sự nhiễu nhất định. Ngay cả phương pháp đo Laser, được coi là một phương pháp đo vận tốc khơng cảm biến, thì cũng cần phải sử dụng các hạt khói với khối lượng riêng và mật độ phù hợp [5].
Tuy nhiên, ưu điểm này sẽ chỉ được phát huy với điều kiện các lỗ đo áp phải đủ nhỏ (để khơng làm sai lệch biên dạng khí động của cánh thử nghiêm) và các lỗ cần đảm bảo vng góc với mặt cánh với độ chính xác cao (để đảm bảo áp suất trong lỗ đo áp hoàn tồn là áp suất tĩnh, khơng “lẫn” áp suất động vào).
Vì là đo áp suất trên cánh 3D nên trên cánh phải khoan nhiều lỗ (trên nhiều hàng). Có bao nhiêu lỗ đo áp thì cần bấy nhiêu dây dẫn truyền áp suất từ lỗ đo áp trên cánh ra áp kế, mà các dây dẫn này cần được thu gọn vào trong lòng cánh để tránh gây nhiễu cho dòng chất lỏng. Yêu cầu này địi hỏi cánh phải được gia cơng rỗng bên trong. Các thông số của mơ hình cánh thí nghiệm được cho trong bảng 3.3.
Bảng 3.3. Các thơng số của mơ hình cánh thí nghiệm