TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

Báo cáo thí nghiệm kỹ
thuật hàng không 1
Nhóm 7
Lê Hữu Tài

G1102985

Phạm Huy Phương

G1102671

Nguyễn Như Khoa

G1101648

Hứa Huy Hoàng

G1101225


QUAN SÁT ĐƯỜNG DỊNG QUA CÁC CỐ THỂ
I.

Mục đích và u cầu thí nghiệm

Khảo sát đònh tính hiện tượng dòng lưu chất bao quanh cố thể. Lưu chất sử dụng trong
bài thí nghiệm là khói (do đốt nóng hơi dầu), các cố thể gồm có: trụ, cầu, tấm tròn,
profil cánh mỏng, profile cánh NACA có flap. Bài thí nghiệm giúp sinh viên có được

cái nhìn đònh tính, từ đó kết hợp với các kiến thức được trang bò từ môn Khí Động Lực
Học để giải thích sâu hơn các vấn đề liên quan đến lớp biên, sự tách rời lớp biên, sự
hình thành các xoáy do tách rời lớp biên…
II.

Mơ tả thiết bị thí nghiệm

Hầm khói được mơ tả như hình 1. Quạt điện có thể thay đổi vận tốc được đặt ở phía trên cùng
để hút khơng khí qua test section có kích thước 102x178x254mm.


Hình 1. Hầm khói và thiết bị tạo khói


Hình 2. Biểu đồ mối quan hệ vận tốc dòng khí tại test section và
phần trăm Volt của motor quạt.

III.

Tiến hành thí nghiệm

1/ Dụng cụ thí nghiệm :
Các cố thể được sử dụng để tiến hành thí nghiệm được mô tả như hình sau

Khối cầu

hình trụ


Cánh 3D trắng


cánh 3d có flap

Đĩa tròn
2/ Tiến hành thí nghiệm :
Bước 1 : Cắm dây điện nguồn của thiết bị thí nghiệm. Kiểm tra lượng dầu trong ống hình chữ
U
Bước 2 : Lắp đặt vật thể vào Test Section .
Bước 3 : Bật công tắc của thiết bị tạo khói, khói sẽ tăng từ từ lên. và điều chỉnh quạt ở tốc độ
trung bình 40 .
Bước 4 : Khi lượng khói đủ để quan sát , ta điều chỉnh quạt ở tốc độ trung bình 40 và quan sát
đường dòng qua cấu thể .
Bước 5 : Thay đổi tốc độ quạt ở 60 , 80 , 100 . Quan sát hiện tượng và ghi nhận.
IV.

Báo cáo thí nghiệm

Phần I : Cấu tạo hầm khói
1/ Mô tả cấu tạo Hầm Khói, nêu rõ chức năng của từng bộ phận, sơ đồ khối quan hệ giữa các
bộ phận này.


Hầm khói có cấu tạo tương tư như một ống khí động, nhưng được đặt thẳng đứng và có thiết
bị để tạo khói ở trước phần Test Section. Gồm các bộ phận chính:
- Fan Motor: motor quạt hút khói, đặt trên đầu hầm khói để hút khói. Tốc độ của fan motor
thay đổi cũng sẽ làm tốc độ của dòng khói thay đổi. Đường kính của Fan là 127mm.
- Test Section: phần tiết diện trong hầm khói dùng để quan sát cố thể nhờ có nắp trong suốt
bằng kính kích thước Test Section là 102x178x254mm
- Lights: là hệ thống gồm các bóng đèn, nhằm mục đích chiếu sáng cho Test Section để có thể
quan sát được đường dòng khói qua cố thể. Lights được lắp 2 bên Test Section và có những

khe hở để thoát nhiệt.
- Black Rubber Hose: dây dẫn dầu. Dầu khi được nung nóng sẽ tạo khói và được dẫn bởi dây
để đưa vào Test Section.
- Black Rubber Squeeze Bulb & Strut: tay cầm dùng để điều chỉnh phương hướng dòng khói
theo phương ngang
- Light: công tắc đèn
- Fan: công tắc khởi động quạt
- Fan Speed: dùng điều chỉnh tốc độ của Fan Motor (Fan Speed chỉ có thể điều chỉnh được sau
khi bật công tắc Fan )
- Smoke Gen: công tắc khởi động chế độ tạo khói (khi bật công tắc này thì dầu sẽ bắt đầu
được đốt và tạo khói)
2/ Nói rõ hơn về cách tạo và thay đổi trường vận tốc dòng lưu chất qua vùng Test Section của
Hầm Khói. Làm thế nào để có được trường vận tốc dòng qua vùng này là đều. Theo anh/chị,
trường vận tốc dòng qua Test Section của Hầm Khói hiện tại có đều không? Nếu được thiết kế
lại thì anh/chị sẽ hiệu chỉnh gì so với cấu tạo hiện tại của nó?
Để thay đổi trường vận tốc trong Test Section, ta thay đổi vận tốc của quạt. Cụ thể như sau:
- Khi vận tốc quạt tăng, lưu lượng không khí qua quạt tăng. Theo nguyên tắc bảo toàn lưu
lượng thì với cùng diện tích mặt cắt ngang tại Test Section thì khi lưu lượng tăng dẫn đến vận
tốc trong Test Section tăng theo. Ngược lại khi vận tốc quạt giảm.
- Ở trước và sau Test Section có đặt tấm lưới tổ ong để làm dòng đều, hướng trục. Tạo profile
vận tốc đều đi qua Test Section và không bị ảnh hưởng bởi các xoáy tạo ra bởi quạt phía trên.
Các dòng khói ở gần thành hầm khói ở Test Section không đều, bị xoáy trước khi đến cố thể. Vì
thế chất lượng dòng ở Test Section hiện tại không tốt do sự gia tăng bề dày lớp biên.


3/ Theo anh/chị, những ảnh hưởng khác liên quan đến cấu tạo của Hầm Khói hiện tại đối với
kết quả quan sát khi làm thí nghiệm (nếu có) là gì?
- Do sự chập chờn của bóng đèn cản trở việc quan sát.
- Có vài chỗ bị hở không được che chắn kĩ nên làm không khí lọt vào gây nên sự nhiễu động
của khói.

- Dòng khói không đều ở gần thành vùng Test Section.
- Không đo được chính xác các kích thước hình học của các cố thể làm thí nghiệm.
- Không đo được góc gập của flap, góc tới của cánh
- Đặt cố thể không ở tâm Test Section.
Phần II : Kết quả thí nghiệm
1/ Tính số Re cho các trường hợp làm thí nghiệm. Biết rằng hệ số nhớt động lực học được tính
bằng công thức

µ=

1.4578 × 10 −6 T 1.5
T + 110.4

; T (K)

Trong đó :

µ
: hệ số nhớt động lực học ( kg/ms)
T : nhiệt độ không khí ( K )
Nhiệt độ không khí ngày làm thí nghiệm là 32 oC => T = 305 K

1.4578 × 10 −6 3051.5
=> µ =
= 1.87 . × 10 −5 kg / ms
305 + 110.4
Số Re được tính theo công thức :

Re =


ρVD
µ

Trong đó :

µ
: hệ số nhớt động lực học ( kg/ms)


ρ
: khối lượng riêng không khí ( = 1.152 kg/m3 )

V

: vận tốc không khí (m/s)

D

: kích thước đặc trưng của cấu thể ( m )
Kích thước đặc trưng của các cấu thể :
Hình cầu
0.04 m

Hình trụ
0.045 m

Đĩa tròn
0.045 m

Cánh trắng

0.068 m

Cánh đen
0.097 m

Số Re của các cấu thể trong các trường hợp :
% Volt
40
60
80
100

V (m/s)
1.25
2.55
3.5
4.4

Hình cầu
3080,214
6283,636
8624,599
10842,35

Hình trụ
3465,241
7069,091
9702,674
12197,65


Đĩa tròn
3465,241
7069,091
9702,674
12197,65

Cánh trắng
5236,364
10682,18
14661,82
18432

2/ Quan sát hình chụp và giải thích hình dạng của đường dòng
a/ Hình cầu

40% Volt

60% Volt

Cánh đen
7469,519
15237,82
20914,65
26292,71


80% Volt

100% Volt


Nhận xét:

a/ Hình cầu
Tại vận tốc 40% Volt, ta thấy khói ở chế độ rối do không khí chưa kịp di chuyển đến cố thể
thì đã bị tách rời từ rất sớm.
Từ vận tốc 60% Volt trở đi đến 100% Volt, quan sát đường khói bao bọc cố thế rất rõ, đồng
thời vết hậu lưu và hiện tượng tách rời lớp biên cũng được ghi nhận.
Khi ta tăng vận tốc dòng khói, hiện tượng tách rời lớp biên sẽ sớm hơn, đường dòng sẽ phát
triển nhiều hơn và các xoáy phía sau cố thể ra xa hơn và càng dài .

b/ Hình trụ

40% Volt

60% Volt


80% Volt

100% Volt

Nhận xét :

Hình trụ : tương tự như hình cầu do dòng khói đang di chuyển theo phương thẳng đứng, vuông
góc với cố thể , nên mặt cắt cầu và trụ đều cho biên dạng là hình tròn.
c/ Đĩa tròn

Nhận xét:

40% Volt


60% Volt

80% Volt

100% Volt


Đĩa tròn :
Với đĩa tròn tại vận tốc 40% Volt thì đường dòng cũng rất mờ, khi tăng đến 60% sẽ thấy
một vùng mở rộng phía mặt trên của đĩa do tách rời lớp biên tại mép ngoài của đĩa tròn.
Khi vận tốc 80 và 100% Volt , vùng mở rộng càng lớn và xoáy mặt trên đĩa dài ra thêm

d/ Cánh trắng

40% Volt

80% Volt
Đối với cố thể cánh trắng có thể nhận thấy:
-Ứng với vận tốc 40% Volt, dòng rối ngay khi gặp cánh.

60% Volt

100% Volt


-Khi ta tăng dần vận tốc, dòng đến gặp cố thể nhanh hơn, các đường dòng ôm lấy bề mặt cánh
về phía trước. Hai bên mép cánh cũng được các đường dòng ôm sát, uốn cong khi gặp biên
dạng cánh, vết hâu lưu càng dài khi ta tăng dần vận tốc dòng khói.


e/ Cánh đen có flap , góc tới bằng 0

40% Volt

60% Volt


80% Volt

100% Volt

Biên dạng cánh đen có flap và góc tới bằng 0:
-Nhận thấy khi vận tốc dòng khói là 40% Volt, dòng khói rối trước khi gặp cánh ( tốc độ dòng
khói chưa đủ để quan sát hiện tượng ).
-Khi ta tăng dần vận tốc, hiện tượng tách rời lớp biên xuất hiện 2 bên mép cánh, càng tăng vận
tốc dòng khói càng tách xa khỏi mép cánh, dòng khói như uốn cong nhiều hơn ở 2 bên mép
cánh khi đạt vận tốc 100% Volt ( khi vận tốc càng lớn dòng càng uốn cong 2 bên mép cánh,
đặc biệt là ở mép bên phải ).


f/ Cánh đen có flap góc tới dương

40% Volt

60% Volt

80% Volt

100% Volt


Cánh đen có flap và góc tới dương:
-

Nhận thấy hiện tượng tách rời lớp biên xảy ra rõ ràng hơn, tách rời lớp biên tại mép
phải xảy ra sớm hơn đối với trường hợp góc tới bằng 0.
Ở mép trái điểm tách rời lớp biên như dời ra phí sau so trường hợp hóc tới bằng 0.
Phía sau đuôi flap xuất hiện xoáy, ngay sau mép trái rất rõ.

g/ Cánh đen có flap âm


40% Volt

60% Volt

80% Volt

100% Volt

Cánh đen có flap và góc tới âm:
-

Ta quan sát được rằng hiện tượng tách rời lớp biên xảy ra sớm ở mép trái của cánh,
phía bên phải đường dòng chạy dọc và uốn cong theo bề mặt cánh. Ở phía phải cánh,
càng về sau flap dòng khói càng thu hẹp và sắc nét.

(***) MỘT SỐ THÍ NGHIỆM THAM KHẢO CHO CÁC CỐ THỂ KHÁC


Nguồn:

/> /> />