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 BÀI 2: ĐO LỰC CẢN TRÊN CÁC CỐ THỂ Nhóm 2: Phạm Huỳnh Anh Mẫn G1102034 Huỳnh Thanh Vân G1104180 Nguyễn Huỳnh Đăng G1100785 Nguyễn Xuân Thủy G1103526 Ngày tháng năm 2014 Mục đích thí nghiệm - Sử dụng máy cám biến FM101 để đo lực cản cố thể - Tính CD 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 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 “model support disc” Chỉnh tần số hầm gió đọc kết quả 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) 10 15 20 25 30 35 40 Nửa hình cầu 10 32 64 110 150 200 Mặt phẳng bán cầu 21 64 105 167 245 335 Lực cản FD (g) Hình cầu Đĩa tròn 14 36 70 110 162 210 27 62 112 160 226 312 Hình giọt nước 22 36 62 89 130 175 Xác định V(m/s) Sử dụng kết quả đo được cảm biến áp suất (Tài liệu BMKTHK-Dac tinh van toc tan so-WTC1.xls) STT Tần số V0m/s Vout Hz Volt Volt Chênh áp kPa 5.06 10.05 15.00 20.04 25.01 1141.674 1147.209 0.005535 3.01 1142.364 1167.690 0.025326 6.43 1141.618 1205.115 0.063497 10.18 1144.059 1251.177 0.107118 13.22 1142.963 1315.601 0.172638 16.78 Vận tốc m/s 29.99 35.00 40.04 1142.727 1397.552 0.254825 20.39 1143.190 1489.424 0.346234 23.77 1142.828 1595.367 0.452539 27.17 Đồ thị đường đặc trưng vận tốc - tần số đo cảm biến áp suất 30.00 y = 0.6914x - 0.454 R² = 0.9997 Vậ t c [m/ ] 25.00 20.00 15.00 Đo đạc 10.00 Nội y t yế tí 5.00 0.00 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 [Hz] 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 Re 𝑅𝑒 = 𝑉𝐷 𝜐 𝐶𝐷 = 𝐹𝐷 𝜌𝑉 𝑆 Đường kính D=0.065m Điều kiện chuẩn phòng thí nghiệm 25oC 𝜌 = 1.225 𝑘𝑔 𝑚3 𝜈 = 1.46 ∙ 10−5 𝑚2 𝑠 Hướng tính toán: 1/ Sử dụng lực cản trụ theo kết quả đo được (Tài liệu KQ THI NGHIEM THANH TRU L250mm-D12mm.xls) FD t (Hz) 12 18 Vậ t c(m/ ) 12 (g) 3.8 24.2 24 28 30 32.22 35 38.07 16 18.7 20.2 22 24 26.2 47 65 76.2 96.2 108.6 134 Luc can tru 160 140 luc can D(g) 120 100 80 60 40 20 0 10 15 20 25 30 35 40 Tan so (Hz) Vẽ biểu đồ nội suy kết quả phù hợp với kết quả đo theo tần số 10,15,20…40 Bảng tính toán số liệu c c c (Hz) 10 15 20 25 30 35 V(m/s) 6.43 10.18 13.22 16.78 20.39 23.77 FD t í i m 21 64 105 167 245 FD 6.4 16.6 31.8 51.5 76.2 108.6 FD c t -4.4 4.4 32.2 53.5 90.8 136.4 Cd -0.51366 0.204929 0.889282 0.917099 1.054139 1.165205 Re 28626.71 45321.92 58856.16 74705.48 90777.4 105825.3 40 10 15 20 25 30 35 27.17 6.43 10.18 13.22 16.78 20.39 23.77 335 10 32 64 110 150 145 6.4 16.6 31.8 51.5 76.2 108.6 190 -3.4 -6.6 0.2 12.5 33.8 41.4 1.242283 -0.39692 -0.30739 0.005523 0.214275 0.3924 0.353662 120962.3 28626.71 45321.92 58856.16 74705.48 90777.4 105825.3 40 10 15 20 27.17 6.43 10.18 13.22 200 14 36 145 6.4 16.6 31.8 55 -4.4 -2.6 4.2 0.359608 -0.51366 -0.12109 0.115993 120962.3 28626.71 45321.92 58856.16 t i t c 25 30 35 16.78 20.39 23.77 70 110 162 51.5 76.2 108.6 18.5 33.8 53.4 40 10 15 20 25 30 35 27.17 6.43 10.18 13.22 16.78 20.39 23.77 210 27 62 112 160 226 145 6.4 16.6 31.8 51.5 76.2 108.6 65 -0.4 10.4 30.2 60.5 83.8 117.4 0.317128 74705.48 90777.4 0.3924 0.456173 105825.3 0.424992 120962.3 -0.0467 28626.71 0.484378 45321.92 0.834047 58856.16 1.037093 74705.48 0.972872 90777.4 1.002896 105825.3 40 10 15 20 25 30 35 27.17 6.43 10.18 13.22 16.78 20.39 23.77 312 22 36 62 89 130 145 6.4 16.6 31.8 51.5 76.2 108.6 167 -4.4 5.4 4.2 10.5 12.8 21.4 1.091902 -0.51366 0.251504 0.115993 0.179991 0.148601 0.182811 120962.3 28626.71 45321.92 58856.16 74705.48 90777.4 105825.3 40 27.17 175 145 30 0.19615 120962.3 2/ Sử dụng lý thuyết tỉ số l/d để tìm CD trụ (Tài liệu chương CLC – lực nâng, lực cản) ROD -THANH TRU L [mm] D [mm] L/D CD dựa theo L/D 217.5 12 18.125 0.863 Công thức tính D trụ 𝐹𝐷 = [Hz] 𝜌𝑉 𝑆𝐶𝑑 Vậ t c [m/ ] 10 15 20 Lực FD (N) 6.43 10.18 13.22 0.0570 0.1430 0.2411 25 30 35 40 16.78 20.39 23.77 27.17 0.3885 0.5736 0.7795 1.0184 Bảng tính toán kết quả N c N c HÌ c Đ t Gi t c (Hz) 10 15 20 25 30 35 40 10 15 20 25 30 35 40 10 15 20 25 30 35 40 10 15 20 25 30 35 40 10 15 20 25 30 35 40 Vậ t c (m/s) 6.43 10.18 13.22 16.78 20.39 23.77 27.17 6.43 10.18 13.22 16.78 20.39 23.77 27.17 6.43 10.18 13.22 16.78 20.39 23.77 27.17 6.43 10.18 13.22 16.78 20.39 23.77 27.17 6.43 10.18 13.22 16.78 20.39 23.77 27.17 FD t í i m (N) 0.01962 0.20601 0.62784 1.03005 1.63827 2.40345 3.28635 0.02943 0.0981 0.31392 0.62784 1.0791 1.4715 1.962 0.01962 0.13734 0.35316 0.6867 1.0791 1.58922 2.0601 0.05886 0.26487 0.60822 1.09872 1.5696 2.21706 3.06072 0.01962 0.21582 0.35316 0.60822 0.87309 1.2753 1.71675 FD (N) 0.0570 0.1430 0.2411 0.3885 0.5736 0.7795 1.0184 0.0570 0.1430 0.2411 0.3885 0.5736 0.7795 1.0184 0.0570 0.1430 0.2411 0.3885 0.5736 0.7795 1.0184 0.0570 0.1430 0.2411 0.3885 0.5736 0.7795 1.0184 0.0570 0.1430 0.2411 0.3885 0.5736 0.7795 1.0184 FD c t (N) -0.0374 0.0630 0.3867 0.6416 1.0647 1.6240 2.2679 -0.0276 -0.0449 0.0728 0.2394 0.5055 0.6920 0.9436 -0.0374 -0.0056 0.1120 0.2982 0.5055 0.8097 1.0417 0.0018 0.1219 0.3671 0.7103 0.9960 1.4376 2.0423 -0.0374 0.0728 0.1120 0.2198 0.2995 0.4958 0.6983 Cd -0.4455 0.2994 1.0893 1.1217 1.2606 1.4149 1.5123 -0.3287 -0.2131 0.2051 0.4185 0.5986 0.6029 0.6292 -0.4455 -0.0268 0.3156 0.5214 0.5986 0.7055 0.6946 0.0217 0.5790 1.0340 1.2417 1.1793 1.2525 1.3619 -0.4455 0.3460 0.3156 0.3842 0.3546 0.4320 0.4657 Re 28626.71 45321.92 58856.16 74705.48 90777.4 105825.3 120962.3 28626.71 45321.92 58856.16 74705.48 90777.4 105825.3 120962.3 28626.71 45321.92 58856.16 74705.48 90777.4 105825.3 120962.3 28626.71 45321.92 58856.16 74705.48 90777.4 105825.3 120962.3 28626.71 45321.92 58856.16 74705.48 90777.4 105825.3 120962.3 Hệ số lực cản theo Reynolds cho hình trụ một vài cố thể 2D Hệ số lực cản theo Reynolds cho hình cầu một vài cố thể 3D Vẽ biểu đồ, so sánh Mat phang ban cau 1.5 Cd Ly thuyet 0.5 Cach Cach 50000 100000 150000 -0.5 -1 Reynolds Hinh cau 0.8 0.6 Cd 0.4 Ly thuyet 0.2 Cach -0.2 50000 100000 -0.4 -0.6 Reynolds 150000 Cach Dia tron 2.5 1.5 Cd Ly thuyet Cach 0.5 Cach 0 50000 -0.5 100000 150000 Reynolds Hinh giot nuoc 0.6 0.4 0.2 Cd Ly thuyet 0 50000 100000 150000 -0.2 Cach Cach -0.4 -0.6 Reynolds Nhận xét: - Các cách làm so v i lý thuyết có thị g n gi ng v i lý thuyết, sai s chênh l ch nhiều - Nhữ i m u tiên có sai l ch l n so v i lý thuyết VD: Hình gi t c, Reynolds 28000, Cd1≈Cd2=-0.5, Cdlt = 0.1 Nguyên nhân lực cản toàn vật th o ợc cảm biến bé so v i lực cản riêng trụ dẫ ến s âm Các k ó k ă t o lúc làm t í i m bi n pháp cải thi n kết quả: + K ó k ă : lắ ặt vật th vào k í ộng, khó cân chỉnh xác vi c bề mặt vật th vuông góc v i dòng khí, cân ộ dài trụ vật th nằm k í ộng Khi chỉnh t n s (Hz) c n thời i lâ máy cảm biến ổ ịnh lực + Khắc phục: Chờ ổ ịnh cho máy cảm biế oc í xác k i c ỉnh t n s