3. THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG CHƢƠNG TRÌNH LẬP TRÌNH TÍNH LỰC KHÍ ĐỘNG VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG
3.4.5. Bài tốn khí động cánh trong dịng khơng dừng do tăng tốc đột ngột
Như đã đặt vấn đề, bài tốn dịng khơng dừng ở đây chỉ hạn chế với trường hợp không dừng do tăng tốc đột ngột (giá trị không đạt tới giá trị U) để khảo sát giá trị của lưu số (và hệ số lực nâng) trong quá trình q độ vết đạt trạng thái bình ổn của dịng dừng.
Khi ứng dụng phương pháp kì dị, bài tốn được xét là dịng khơng nhớt. Sự hình thành vết khí động ở sau cánh khơng phải do nhớt gây nên mà do lưu số vận tốc của dòng bao quanh cánh tạo ra.
Hình 3.37. Hệ số lực nâng theo góc tới với vận tốc dịng tự do
khác nhau (cánh b/c=3, Naca 4412 và Naca 0012)
Hình 3.38. Đường đồng vận tốc (mặt gốc cánh) tại bước thời gian 6t, 30t
và lưu số theo bước thời gian (cánh b/c=8, N2412, o
4
, U∞=34m/s)
b) a)
53
Trên hình 3.38 trình bày kết quả tính tốn dịng khơng dừng đối với cánh chữ nhật b/c=8, profil Naca 2412, o
4
, U 3 4 m s/ . Hình 3.38a là hình ảnh đường đồng vận tốc trên mặt gốc cánh vẽ tại hai thời điểm 6.t và 3 0.t (ở đây bước thời gian được xác định theo kinh nghiệm t U. /c0 25, ). Các xoáy trong vết tạo nên do lưu số tại hai thời điểm
6.t và 3 0.t là rất khác nhau. Giá trị lưu số của cánh tại hai thời điểm này được thấy trên đồ thị hình 3.38b. Có thể thấy, nếu xét vết tại thời điểm 6.t, lưu số của cánh chỉ mới đạt khoảng 2/3 giá trị lưu số của cánh khi vết đã bình ổn (dịng dừng). Trong trường hợp này, để lưu số của vết không dừng đạt được trên 95% giá trị lưu số dòng dừng, thời gian khuếch tán vềt cần lớn hơn 2 0 0.t.
Đối với dịng khơng nhớt, khi chuyển động khơng có lưu số thì khơng hình thành vết khí động ở sau cánh. Có thể nhận thấy điều này từ kết quả về hình ảnh đường đồng vận tốc trình bày trên hình 3.39. Đây là trường hợp đối xứng về hình học (profil Naca 0012) và động học ( o
0
), nên lưu số của cánh bằng không. Tại thời điểm 1.t khi vết rất gần mép ra của cánh, nhưng trường vận tốc hồn tồn đối xứng trong vết, khơng hề có hình ảnh của xốy tạo ra từ lưu số.
Hệ số lực nâng tỷ lệ thuận với lưu số.
Trên hình 3.40b là đồ thị hệ số lực nâng của cánh chữ nhật b/c=8, profil Naca 0012,
o 6 5,
, U 3 4 m s/ . Tại bước thời gian 2 0 0.t, hệ số lực nâng đạt 95% giá trị hệ số lực nâng dịng dừng. Hình 3.40a là hình ảnh đường đồng vận tốc tại mặt gốc cánh ở thời điểm 2 0 0.t, vết sau cánh đã trải trên một quãng đường đủ lớn khoảng 50 lần dây cung:
U.2 0 0. t U.2 0 0 0 2 5 c U. , . / 5 0 c.
để xoáy trong vết đã gần như “bị xóa nhịa” (khơng giống như trên hình 3.38) do nó được khuếch tán trong một miền khơng gian lớn tiệm cận tới vơ cùng.
Hình 3.39. Đường đồng vận tốc (gốc cánh)
tại 1.t (b/c=8, N0012, o
0
, U=34m/s)
Hình 3.40. Đường đồng vận tốc (mặt gốc cánh) tại bước thời gian 200t
và hệ số lực nâng theo bước thời gian (cánh b/c=8, N0012, 6 5, o, U=34m/s)
54