3. THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG CHƢƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH TÍNH LỰC KHÍ ĐỘNG VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG
3.4.1. Ảnh hƣởng của dạng profil cánh
Trên hình 3.28 trình bày dạng phân bố hệ số áp suất trên chu tuyến profil Naca 4412 với sự so sánh kết quả tính tốn số bằng phương pháp kì dị và thực nghiệm của Pinkerton [75] ở hai góc tới o
7 4,
và o
1 3 5,
. Chiều dài vectơ chỉ độ lớn của hệ số áp suất. Mũi tên của vectơ hướng vào chu tuyến profil biểu diễn giá trị dương của hệ số áp suất (áp suất tại đó lớn hơn áp suất ở vô cùng). Mũi tên của vectơ hướng ra khỏi profil biểu diễn giá trị âm của hệ số áp suất (áp suất cục bộ nhỏ hơn áp suất vơ cùng). Cách biểu thị trên hình 3.28 cho thấy điểm dừng với vận tốc tới profil rất khác nhau phụ thuộc vào góc tới và phụ thuộc vào dạng profil. Chính điều này ảnh hưởng mạnh đến quy luật phân bố hệ số áp suất trên toàn chu tuyến profil.
Dạng profil có thể chi phối sự hình thành các vùng đổi dấu của hệ số áp suất trên phần chu tuyến liên tục giữa hai điểm dừng tại mép vào và mép ra profil cánh. Như trên hình 3.28, phía lưng profil Naca 4412 xuất hiện điểm đổi dấu của hệ số áp suất với góc tới
o 7 4,
.
Các phần tiếp theo sẽ thực hiện tính tốn và đánh giá ảnh hưởng của độ dày profil cánh (nhằm hạn định rõ hơn về giả thiết đối với lý thuyết cánh mỏng và phương pháp tính cánh có độ dày) và ảnh hưởng của dạng profil cánh với ba kiểu profil: profil Naca, profil Joukowski, profil parabol.
46
3.4.1.1. Đánh giá ảnh hưởng của chiều dày cánh
Như đã giới thiệu trong chương 1 (phần 1.2) về phương pháp đường nâng và mặt nâng (sử dụng kì dị xốy rời rạc) khơng xét được ảnh hưởng của chiều dày cánh. Ở tính tốn này, sử dụng chương trình được lập trình theo phương pháp kì dị lưỡng cực - nguồn, có thể thực hiện so sánh và đánh giá ảnh hưởng của chiều dày cánh đến lực nâng khí động.
Kết quả trên hình 3.29 được tính tốn đối với hai cánh chữ nhật có hệ số dạng lớn b/c=20 với đường trung bình profil cong giống nhau, nhưng một cánh có độ dày tương đối cực đại là 3% (Naca 6403) và một cánh có độ dày tương đối cực đại 18% (Naca 6418). Hình bên trái là phân bố hệ số áp suất trên chu tuyến profil ở góc tới 4 độ, cho thấy sự khác nhau rất nhiều khi xét cánh mỏng 3% và cánh dày 18%. Hình bên phải là đồ thị hệ số lực nâng theo góc tới thể hiện sự khác nhau giữa hai loại cánh mỏng và cánh dày, và sự khác nhau càng lớn hơn khi góc tới càng lớn.
Kết quả so sánh ở trên cho thấy, ảnh hưởng của độ dày của cánh là không nhỏ. Trong một số trường hợp tính tốn thiết kế đối với cánh máy thủy khí cánh dẫn, để giảm bớt mức độ phức tạp, người ta đã sử dụng lý thuyết cánh mỏng (mặt nâng), nhưng sau đó phải có phần tính tốn hiệu chỉnh ảnh hưởng của độ dày cánh [1].
3.4.1.2. Cánh với các loại profil khác nhau
Trên hình 3.30 trình bày đồ thị phân bố hệ số áp suất 3D trên cánh tính cho ba trường hợp cánh chữ nhật sải giống nhau (b/c=5), góc tới như nhau o
5
, profil đối xứng có độ dày cực đại như nhau (12%), nhưng ba profil này khác kiểu dạng - đó là dạng profil Naca, dạng profil Joukowski và dạng profil parabol. Chỉ một điểm khác nhau vậy, nhưng hình dạng phân bố hệ số áp suất trên chu tuyến profil và trên cánh là rất khác nhau. Kết quả này cho thấy, chương trình tính lực khí động 3D có thể tính cho cánh với các loại profil khác nhau. Profil Joukowski được hình thành bằng phép biến hình bảo giác từ trụ trịn có hệ số lực nâng rất lớn, và mép ra có dạng vuốt nhọn thường sử dụng trong các máy thủy khí cánh dẫn. Profil parabol có mép vào nhọn thường ứng dụng với máy bay có tốc độ cao trên âm (với dịng tốc độ thấp dưới âm, mép vào nhọn tạo nên một sự biến thiên mạnh của áp suất phía lưng cánh gần mép vào, xem hình 3.30c). Profil Naca thường dùng cho cánh máy bay tốc độ thấp. Vì vậy, các phần phân tích ứng dụng ở đây, chủ yếu là xét với loại profil Naca.
Hình 3.29. Hệ số áp suất mặt gốc cánh ( = 4o ) và hệ số lực nâng (b/c=20, so sánh Naca 6403 và Naca 6418) -5 0 5 10 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 o H e s o l u c n a n g CL Naca 6403 Naca 6418
47