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

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 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)
10
15
20
25
30
35
40

Nửa hình
cầu
3
10
32
64
110
150
200

Mặt phẳng
bán cầu
2
21
64
105
167

245
335

Lực cản FD (g)
Hình cầu

Đĩa tròn

2
14
36
70
110
162
210

6
27
62
112
160
226
312

Hình giọt
nước
2
22
36
62

89
130
175

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
1
2
3
4
5

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


6
7
8

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
bằng 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 và Re
𝑅𝑒 =

𝑉𝐷
𝜐

𝐶𝐷 = 1
2

𝐹𝐷
𝜌𝑉 2 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 của thanh trụ theo kết quả đo được (Tài liệu KQ THI NGHIEM
THANH TRU L250mm-D12mm.xls)
FD t

(Hz)
8
12
18

Vậ t c(m/ )
5
8
12

(g)
3.8
9
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 thanh tru
160
140
luc can D(g)

120
100
80
60
40
20
0
0

5

10

15

20

25


30

35

40

Tan so (Hz)

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

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
2
21
64
105
167
245

FD
thanh
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
3
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
2
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
6
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
2
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 thanh trụ (Tài liệu chương 7 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 thanh trụ
𝐹𝐷 =
[Hz]

1 2
𝜌𝑉 𝑆𝐶𝑑
2

Vậ t c [m/ ]
10
15
20

Lực cả 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 thanh
(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 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

Mat phang ban cau
2
1.5

Cd

1
Ly thuyet
0.5

Cach 1

0

Cach 2
0

50000

100000

150000

-0.5
-1

Reynolds


Hinh cau
1
0.8
0.6

Cd

0.4

Ly thuyet

0.2

Cach 1

0
-0.2

0

50000

100000

-0.4
-0.6

Reynolds

150000


Cach 2


Dia tron
2.5
2
1.5
Cd

Ly thuyet
1

Cach 1

0.5

Cach 2

0
0

50000

-0.5

100000

150000


Reynolds

Hinh giot nuoc
0.6
0.4
0.2
Cd

Ly thuyet
0
0

50000

100000

150000

-0.2

Cach 1
Cach 2

-0.4
-0.6

Reynolds

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

oc í

xác ơ

k i c ỉnh t n s .