Báo cáo thí nghiệm kỹ thuật hàng không

Trước khi thay vật thể, khóa “centering clamps” Nới lỏng “Model clamps” để thay vật thể vào... Cân chỉnh vật thể vuông góc với hướng dòng khí bằng “model support disc” Chỉnh t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH Khoa Kỹ Thuật Giao Thông

Bộ Môn Kỹ Thuật Hàng Không

THÍ NGHIỆM KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG 1

Nhóm 2:

Phạm Huỳnh Anh Mẫn G1102034 Huỳnh Thanh Vân G1104180 Nguyễn Huỳnh Đăng G1100785 Nguyễn Xuân Thủy G1103526

Ngày 5 tháng 3 năm 2014

Mục đích thí nghiệm

- Sử dụng máy cám biến FM101 để đo lực cản trên các cố thể

- Tính CD và vẽ đồ thị CD theo Reynolds

- So sánh kết quả với lý thuyết

- Nhận xét kết quả

Máy cảm biến FM101

Quy trình thí nghiệm

Tháo lồng kính hầm gió để thay đổi cố thể

Trước khi thay vật thể, khóa “centering clamps”

Nới lỏng “Model clamps” để thay vật thể vào

Cân chỉnh vật thể vuông góc với hướng dòng khí bằng “model support disc”

Chỉnh tần số của hầm gió và đọc kết quả của máy cảm biến

Các vật thể

Hinh 1: Mặt phẳng bán cầu

Hinh 2: Hình giọt nước

Hinh 3: Bán cầu

Hinh 4: Hình cầu

Hinh 5: Đĩa tròn

Kết quả thí nghiệm

Tần số

(Hz)

Lực cản FD (g) Mặt phẳng

bán cầu

Nửa hình cầu

Hình cầu Đĩa tròn Hình giọt

nước

Xác định V(m/s)

Sử dụng kết quả đo được bằng cảm biến áp suất (Tài liệu BMKTHK-Dac tinh van toc tan so-WTC1.xls)

STT Tần số V 0m/s V out

Chênh

áp Vận tốc

1 5.06 1141.674 1147.209 0.005535 3.01

2 10.05 1142.364 1167.690 0.025326 6.43

3 15.00 1141.618 1205.115 0.063497 10.18

4 20.04 1144.059 1251.177 0.107118 13.22

5 25.01 1142.963 1315.601 0.172638 16.78

6 29.99 1142.727 1397.552 0.254825 20.39

7 35.00 1143.190 1489.424 0.346234 23.77

8 40.04 1142.828 1595.367 0.452539 27.17

Xác định lực cản của cố thể

𝐹𝐷(𝑐ố𝑡ℎể)= 𝐹𝐷(𝑡ℎ𝑖𝑛𝑔ℎ𝑖ệ𝑚)− 𝐹𝐷(𝑡ℎ𝑎𝑛ℎ𝑡𝑟𝑢) Quy đổi đơn vị:

𝐹𝐷(𝑁) = 𝐹𝐷(𝑔) ∙ 103 ∙ 9.81 Công thức sử dụng tính toán Cd và Re

𝑅𝑒 = 𝑉𝐷

𝜐 𝐶𝐷 =

𝐹𝐷

1

2𝜌𝑉2𝑆 Đường kính D=0.065m

Điều kiện chuẩn phòng thí nghiệm 25o

C

𝜌 = 1.225 𝑘𝑔

𝑚3 𝜈 = 1.46 ∙ 10

−5𝑚2

𝑠

Hướng tính toán:

1/ Sử dụng lực cản của thanh trụ theo kết quả đo được (Tài liệu KQ THI NGHIEM THANH TRU L250mm-D12mm.xls)

(Hz) Vậ t c(m/ )

FD t (g)

y = 0.6914x - 0.454 R² = 0.9997

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00

[Hz]

Đồ thị đường đặc trưng vận tốc - tần số đo

bằng cảm biến áp suất

Đo đạc Nội y t yế tí

24 16 47

Vẽ biểu đồ nội suy kết quả phù hợp với kết quả đo theo các tần số 10,15,20…40

Bảng tính toán số liệu

(Hz) V(m/s)

FD t í

i m

FD thanh

FD c

c

10 6.43 2 6.4 -4.4 -0.51366 28626.71

15 10.18 21 16.6 4.4 0.204929 45321.92

20 13.22 64 31.8 32.2 0.889282 58856.16

25 16.78 105 51.5 53.5 0.917099 74705.48

30 20.39 167 76.2 90.8 1.054139 90777.4

35 23.77 245 108.6 136.4 1.165205 105825.3

40 27.17 335 145 190 1.242283 120962.3

c

10 6.43 3 6.4 -3.4 -0.39692 28626.71

15 10.18 10 16.6 -6.6 -0.30739 45321.92

20 13.22 32 31.8 0.2 0.005523 58856.16

25 16.78 64 51.5 12.5 0.214275 74705.48

30 20.39 110 76.2 33.8 0.3924 90777.4

35 23.77 150 108.6 41.4 0.353662 105825.3

40 27.17 200 145 55 0.359608 120962.3

c

10 6.43 2 6.4 -4.4 -0.51366 28626.71

15 10.18 14 16.6 -2.6 -0.12109 45321.92

20 13.22 36 31.8 4.2 0.115993 58856.16

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tan so (Hz)

Luc can thanh tru

25 16.78 70 51.5 18.5 0.317128 74705.48

30 20.39 110 76.2 33.8 0.3924 90777.4

35 23.77 162 108.6 53.4 0.456173 105825.3

40 27.17 210 145 65 0.424992 120962.3

t

10 6.43 6 6.4 -0.4 -0.0467 28626.71

15 10.18 27 16.6 10.4 0.484378 45321.92

20 13.22 62 31.8 30.2 0.834047 58856.16

25 16.78 112 51.5 60.5 1.037093 74705.48

30 20.39 160 76.2 83.8 0.972872 90777.4

35 23.77 226 108.6 117.4 1.002896 105825.3

40 27.17 312 145 167 1.091902 120962.3

i t

c

10 6.43 2 6.4 -4.4 -0.51366 28626.71

15 10.18 22 16.6 5.4 0.251504 45321.92

20 13.22 36 31.8 4.2 0.115993 58856.16

25 16.78 62 51.5 10.5 0.179991 74705.48

30 20.39 89 76.2 12.8 0.148601 90777.4

35 23.77 130 108.6 21.4 0.182811 105825.3

40 27.17 175 145 30 0.19615 120962.3

2/ Sử dụng lý thuyết tỉ số l/d để tìm CD thanh trụ (Tài liệu chương 7 CLC – lực nâng, lực cản)

ROD -THANH TRU

CD dựa theo L/D 0.863

Công thức tính D thanh trụ

𝐹𝐷 = 1

2 𝜌𝑉

2𝑆𝐶𝑑

[Hz] Vậ t c [m/ ] Lực cả FD (N)

25 16.78 0.3885

Bảng tính toán kết quả

(Hz)

Vậ t c (m/s)

FD t í i m (N)

FD thanh (N)

FD c t

N c

10 6.43 0.01962 0.0570 -0.0374 -0.4455 28626.71

15 10.18 0.20601 0.1430 0.0630 0.2994 45321.92

20 13.22 0.62784 0.2411 0.3867 1.0893 58856.16

25 16.78 1.03005 0.3885 0.6416 1.1217 74705.48

30 20.39 1.63827 0.5736 1.0647 1.2606 90777.4

35 23.77 2.40345 0.7795 1.6240 1.4149 105825.3

40 27.17 3.28635 1.0184 2.2679 1.5123 120962.3

N c

10 6.43 0.02943 0.0570 -0.0276 -0.3287 28626.71

15 10.18 0.0981 0.1430 -0.0449 -0.2131 45321.92

20 13.22 0.31392 0.2411 0.0728 0.2051 58856.16

25 16.78 0.62784 0.3885 0.2394 0.4185 74705.48

30 20.39 1.0791 0.5736 0.5055 0.5986 90777.4

35 23.77 1.4715 0.7795 0.6920 0.6029 105825.3

40 27.17 1.962 1.0184 0.9436 0.6292 120962.3

HÌ c

10 6.43 0.01962 0.0570 -0.0374 -0.4455 28626.71

15 10.18 0.13734 0.1430 -0.0056 -0.0268 45321.92

20 13.22 0.35316 0.2411 0.1120 0.3156 58856.16

25 16.78 0.6867 0.3885 0.2982 0.5214 74705.48

30 20.39 1.0791 0.5736 0.5055 0.5986 90777.4

35 23.77 1.58922 0.7795 0.8097 0.7055 105825.3

40 27.17 2.0601 1.0184 1.0417 0.6946 120962.3

Đ t

10 6.43 0.05886 0.0570 0.0018 0.0217 28626.71

15 10.18 0.26487 0.1430 0.1219 0.5790 45321.92

20 13.22 0.60822 0.2411 0.3671 1.0340 58856.16

25 16.78 1.09872 0.3885 0.7103 1.2417 74705.48

30 20.39 1.5696 0.5736 0.9960 1.1793 90777.4

35 23.77 2.21706 0.7795 1.4376 1.2525 105825.3

40 27.17 3.06072 1.0184 2.0423 1.3619 120962.3

Gi t c

10 6.43 0.01962 0.0570 -0.0374 -0.4455 28626.71

15 10.18 0.21582 0.1430 0.0728 0.3460 45321.92

20 13.22 0.35316 0.2411 0.1120 0.3156 58856.16

25 16.78 0.60822 0.3885 0.2198 0.3842 74705.48

30 20.39 0.87309 0.5736 0.2995 0.3546 90777.4

35 23.77 1.2753 0.7795 0.4958 0.4320 105825.3

40 27.17 1.71675 1.0184 0.6983 0.4657 120962.3

Hệ số lực cản theo Reynolds cho hình trụ và một vài cố thể 2D

Hệ số lực cản theo Reynolds cho hình cầu và một vài cố thể 3D

Vẽ biểu đồ, so sánh

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2

Reynolds

Mat phang ban cau

Ly thuyet Cach 1 Cach 2

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Reynolds

Hinh cau

Ly thuyet Cach 1 Cach 2

Nhận xét:

- Các cách làm so v i lý thuyết có dạ ồ thị g n gi ng v i lý thuyết, mặc dù sai s chênh l ch khá nhiều

- Nhữ i m u tiên có sai l ch khá l n so v i lý thuyết VD: Hình gi t c, tại Reynolds 28000,

Cd1≈Cd2=-0.5, Cdlt = 0.1 Nguyên nhân là do lực cản toàn vật th o ợc trên cảm biến khá bé so v i lực cản riêng của thanh trụ dẫ ến s âm

Các k ó k ă t o lúc làm t í i m và bi n pháp cải thi n kết quả:

+ K ó k ă : khi lắ ặt vật th vào k í ộng, khó cân chỉnh chính xác vi c bề mặt vật th vuông góc

v i dòng khí, cân chỉ ộ dài thanh trụ vật th nằm giữa ngay k í ộng Khi chỉnh t n s (Hz) c n một thời i lâ máy cảm biến ổ ịnh lực

+ Khắc phục: Chờ ổ ịnh cho máy cảm biế o c í xác ơ k i c ỉnh t n s

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5

Reynolds

Dia tron

Ly thuyet Cach 1 Cach 2

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6

Reynolds

Hinh giot nuoc

Ly thuyet Cach 1 Cach 2