Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu đặc tính khí động đàn hồi cánh máy bay
Luận án tiến sĩ nghiên cứu đặc tính khí động đàn hồi cánh máy bay siêu tới hạn. Áp dụng phương pháp CFD, modal và FSI để phân tích hiện tượng xoắn phá hủy và flutter.
Năm xuất bản
Số trang
159
Thời gian đọc
24 phút
Lượt xem
1
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I. Khí Động Đàn Hồi Cánh Máy Bay Là Gì
Khí động đàn hồi là hiện tượng tương tác phức tạp giữa lực khí động, đàn hồi kết cấu và quán tính của cánh máy bay. Hiện tượng này xảy ra khi dòng khí chảy qua cánh tạo ra lực khí động, gây biến dạng kết cấu. Biến dạng này lại thay đổi hình dạng cánh, ảnh hưởng trở lại lực khí động. Tam giác khí động đàn hồi Collar mô tả mối quan hệ này qua ba yếu tố: lực khí động, lực đàn hồi và lực quán tính. Nghiên cứu khí động đàn hồi cánh khí cụ bay biên dạng đặc thù giúp tối ưu thiết kế, đảm bảo an toàn bay. Phân tích FSI (Fluid-Structure Interaction) là công cụ quan trọng để hiểu rõ tương tác này. Động lực học chất lỏng kết hợp cơ học kết cấu tạo nên bức tranh toàn diện về hành vi cánh máy bay.
1.1. Tam Giác Collar Và Tương Tác Khí Động
Tam giác Collar biểu diễn mối liên hệ giữa ba lực chính tác động lên cánh. Lực khí động phát sinh từ chuyển động tương đối giữa cánh và không khí. Lực đàn hồi xuất hiện khi kết cấu cánh bị biến dạng. Lực quán tính liên quan đến gia tốc của khối lượng cánh. Ba lực này tương tác liên tục, tạo nên hiện tượng khí động đàn hồi. Tương tác khí động đàn hồi mạnh nhất ở vận tốc cao và kết cấu mềm. Mô phỏng CFD giúp quan sát chi tiết dòng khí quanh cánh. Phương pháp phần tử hữu hạn phân tích ứng xử kết cấu dưới tải trọng.
1.2. Đàn Hồi Kết Cấu Cánh Khí Cụ Bay
Đàn hồi kết cấu là khả năng cánh biến dạng và phục hồi dưới tác dụng của lực. Vật liệu composite hiện đại cho phép thiết kế cánh nhẹ nhưng bền. Độ cứng chống xoắn GJ và độ cứng chống uốn là thông số quan trọng. Biến dạng khí động gồm biến dạng uốn và biến dạng xoắn. Biến dạng uốn làm cánh võng xuống hoặc võng lên. Biến dạng xoắn thay đổi góc tấn dọc theo sải cánh. Cơ học kết cấu nghiên cứu phản ứng của cánh với tải trọng phức tạp.
1.3. Ý Nghĩa Nghiên Cứu Biên Dạng Đặc Thù
Cánh có biên dạng đặc thù như cánh siêu tới hạn mang lại ưu điểm khí động vượt trội. Thiết kế đặc biệt giảm lực cản, tăng hiệu suất bay. Tuy nhiên, biên dạng phức tạp tạo ra thách thức về khí động đàn hồi. Phân tích chuyên sâu cần thiết để tránh hiện tượng nguy hiểm. Flutter cánh máy bay có thể xảy ra ở tốc độ nhất định. Xoắn phá hủy và đảo chiều tác dụng cánh lái là rủi ro cần kiểm soát. Nghiên cứu này góp phần nâng cao độ tin cậy thiết kế.
II. Hiện Tượng Nguy Hiểm Trong Khí Động Đàn Hồi
Ba hiện tượng khí động đàn hồi nguy hiểm nhất là xoắn phá hủy, đảo chiều tác dụng cánh lái và flutter. Xoắn phá hủy xảy ra khi lực khí động vượt quá khả năng chịu xoắn của kết cấu. Cánh xoắn ngày càng tăng cho đến khi gãy. Đảo chiều tác dụng cánh lái làm điều khiển không còn hiệu quả. Phi công đẩy cần điều khiển nhưng máy bay phản ứng ngược lại. Flutter là dao động tự kích với biên độ tăng nhanh. Hiện tượng này có thể phá hủy cánh trong vài giây. Khí động lực học và cơ học kết cấu phải được phân tích đồng thời. Mô phỏng CFD kết hợp phương pháp phần tử hữu hạn cung cấp dự báo chính xác.
2.1. Xoắn Phá Hủy Và Vận Tốc Tới Hạn
Xoắn phá hủy xảy ra khi vận tốc bay vượt quá vận tốc tới hạn Vdiv. Áp suất động q tăng theo bình phương vận tốc. Lực nâng tạo mô-men xoắn quanh trục dọc cánh. Góc xoắn θ tăng làm góc tấn tăng, sinh thêm lực nâng. Vòng phản hồi dương này dẫn đến mất ổn định. Độ cứng chống xoắn GJ càng lớn, Vdiv càng cao. Khoảng cách giữa tâm khí động và tâm cứng ec ảnh hưởng mạnh. Phân tích FSI xác định vận tốc an toàn khai thác.
2.2. Đảo Chiều Tác Dụng Cánh Lái
Đảo chiều xảy ra khi cánh lái mất hiệu quả do biến dạng đàn hồi. Khi mở cánh lái góc β, tạo ra lực khí động bổ sung. Lực này gây xoắn cánh theo hướng giảm góc tấn hiệu dụng. Ở vận tốc thấp, hiệu ứng cánh lái chiếm ưu thế. Ở vận tốc cao, biến dạng xoắn triệt tiêu tác dụng cánh lái. Hệ số giảm tác dụng điều khiển ξ đo lường hiện tượng này. Thiết kế phải đảm bảo vận tốc đảo chiều cao hơn vận tốc khai thác. Tương tác khí động đàn hồi phức tạp hơn ở biên dạng đặc thù.
2.3. Flutter Cánh Và Tần Số Dao Động
Flutter là dao động tự kích kết hợp giữa chuyển động uốn và xoắn. Năng lượng từ dòng khí cung cấp cho dao động. Khi tần số dao động uốn wh gần bằng tần số xoắn wα, nguy cơ flutter tăng. Vận tốc flutter phụ thuộc vào khối lượng, độ cứng và hình dạng cánh. Hệ số giảm chấn khí động γ quyết định ổn định hay không ổn định. Phương pháp Modal phân tích tần số và dạng dao động riêng. Động lực học chất lỏng phi tuyến làm phức tạp bài toán. Mô phỏng CFD phi định thường cần thiết cho dự báo chính xác.
III. Cánh Siêu Tới Hạn Và Biên Dạng Đặc Thù
Cánh siêu tới hạn (supercritical wing) là biên dạng đặc thù được thiết kế cho bay tốc độ cao. Biên dạng này có phần trên tương đối phẳng và phần dưới cong nhiều hơn. Thiết kế đặc biệt trзадерживает hình thành sóng xung kích ở số Mach cao. Sóng xung kích yếu hơn làm giảm lực cản sóng đáng kể. Độ vồng biên dạng M f và phân bố độ dày t được tối ưu hóa. Cánh siêu tới hạn cho phép bay nhanh hơn với cùng động cơ. Tuy nhiên, hình dạng phức tạp tạo thách thức về khí động đàn hồi. Phân bố áp suất không đều dọc dây cung ảnh hưởng biến dạng. Nghiên cứu đặc tính khí động đàn hồi cánh này đòi hỏi phương pháp tiên tiến. Mô phỏng CFD độ chính xác cao cần thiết cho vùng xuyên âm.
3.1. Nguyên Lý Thiết Kế Cánh Siêu Tới Hạn
Cánh siêu tới hạn giảm cường độ sóng xung kích bằng cách phân bố lại áp suất. Bề mặt trên phẳng hơn làm chậm gia tốc dòng khí. Vận tốc cục bộ tăng chậm hơn, trì hoãn đạt số Mach 1. Sóng xung kích khi xuất hiện yếu hơn và ở vị trí xa hơn về phía sau. Phần dưới cong nhiều hơn bù lại lực nâng. Hệ số lực nâng CL duy trì ở mức cao. Hệ số lực cản CD giảm 10-15% so với biên dạng thông thường. Khí động lực học phức tạp đòi hỏi phân tích chi tiết.
3.2. Thách Thức Khí Động Đàn Hồi
Biên dạng phức tạp tạo phân bố tải trọng không đồng đều. Biến dạng khí động ảnh hưởng mạnh đến hiệu suất cánh. Vùng sóng xung kích di chuyển khi cánh biến dạng. Tương tác khí động đàn hồi mạnh hơn ở vận tốc xuyên âm. Phương pháp tuyến tính không còn chính xác. Phân tích FSI phi tuyến cần thiết để dự báo đúng. Độ cứng kết cấu phải được tối ưu hóa cẩn thận. Quá cứng làm tăng trọng lượng, quá mềm gây mất ổn định.
3.3. Ứng Dụng Trong Hàng Không Dân Dụng
Cánh siêu tới hạn được sử dụng rộng rãi trên máy bay thương mại hiện đại. Boeing 787 và Airbus A350 đều áp dụng công nghệ này. Tiết kiệm nhiên liệu 5-10% mang lại lợi ích kinh tế lớn. Tầm bay tăng hoặc tải trọng tăng với cùng nhiên liệu. Thiết kế đòi hỏi nghiên cứu khí động đàn hồi kỹ lưỡng. Thử nghiệm bay và mô phỏng CFD xác nhận an toàn. Cơ học kết cấu composite hỗ trợ thiết kế tối ưu. Công nghệ này đại diện cho tiến bộ quan trọng trong hàng không.
IV. Phương Pháp Nghiên Cứu Khí Động Đàn Hồi
Nghiên cứu khí động đàn hồi cánh máy bay sử dụng nhiều phương pháp bổ trợ nhau. Mô phỏng CFD phân tích dòng chảy không khí quanh cánh. Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) tính toán biến dạng kết cấu. Phân tích FSI kết hợp hai phương pháp này để mô phỏng tương tác. Phương pháp Modal xác định tần số và dạng dao động riêng. Phương pháp biên nhúng IBM xử lý hình học phức tạp hiệu quả. Thực nghiệm trong ống gió xác nhận kết quả mô phỏng. Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng. Kết hợp nhiều phương pháp cho kết quả tin cậy nhất. Phần mềm ANSYS cung cấp nền tảng tích hợp mạnh mẽ.
4.1. Mô Phỏng CFD Và Động Lực Học Chất Lỏng
Mô phỏng CFD giải các phương trình Navier-Stokes mô tả chuyển động chất lưu. Phương pháp thể tích hữu hạn chia miền tính toán thành các ô lưới. Mô hình rối như k-epsilon hoặc k-omega SST mô phỏng dòng rối. Điều kiện biên xác định vận tốc vào, áp suất ra và tường không trượt. Số Reynolds Re và số Mach M là thông số quan trọng. Hệ số áp suất Cp cho biết phân bố áp suất trên bề mặt cánh. Lực nâng L và lực cản D tính từ tích phân áp suất và ứng suất cắt. Độ chính xác phụ thuộc vào chất lượng lưới và mô hình rối.
4.2. Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn Cho Kết Cấu
Phương pháp phần tử hữu hạn chia kết cấu thành các phần tử nhỏ. Mỗi phần tử có ma trận độ cứng [K] và ma trận khối lượng [M]. Tải trọng khí động áp dụng lên các nút phần tử. Phương trình chuyển động [M]{ẍ} + [K]{x} = {F} được giải. Vec-tơ chuyển vị {q} cho biết biến dạng tại mỗi nút. Vật liệu composite cần mô hình trực hướng với mô-đun đàn hồi khác nhau. Mô-đun đàn hồi Ex, Ey và mô-đun trượt G là thông số vật liệu. Phân tích modal xác định tần số riêng và vector riêng [Φ].
4.3. Phân Tích FSI Hai Chiều
Phân tích FSI kết nối mô phỏng CFD và FEM qua giao diện. Lực khí động từ CFD truyền sang kết cấu làm biến dạng. Biến dạng kết cấu thay đổi hình dạng cánh, cập nhật lưới CFD. Quá trình lặp tiếp tục đến khi hội tụ. Phương pháp ghép mạnh giải đồng thời cả hai miền. Phương pháp ghép yếu giải luân phiên từng miền. Tương tác khí động đàn hồi được mô phỏng chính xác. Phương pháp này cần thiết cho biên dạng đặc thù và vận tốc cao. Thời gian tính toán lớn nhưng kết quả đáng tin cậy.
V. Kết Quả Nghiên Cứu Và Kiểm Nghiệm
Luận án trình bày kết quả nghiên cứu toàn diện về đặc tính khí động đàn hồi. Kiểm nghiệm độ chính xác được thực hiện với nhiều bài toán chuẩn. Bài toán CFD so sánh với dữ liệu thực nghiệm từ ống gió. Phương pháp Modal kiểm chứng với kết quả phân tích giải tích. Phân tích FSI đối chiếu với đo đạc biến dạng thực tế. Phương pháp IBM xác nhận với các nghiên cứu đã công bố. Sai số dưới 5% cho thấy độ tin cậy cao. Đặc tính khí động của cánh siêu tới hạn được phân tích chi tiết. Hệ số lực nâng CL, hệ số lực cản CD và phân bố áp suất được trình bày. Đặc tính khí động đàn hồi nghiên cứu trên nhiều mô hình cánh khác nhau.
5.1. Kiểm Nghiệm Phương Pháp Mô Phỏng
Bài toán CFD kiểm nghiệm với cánh NACA65A004 hình chữ nhật. Số Reynolds Re = 1.5×10⁶ tương ứng điều kiện bay thực tế. Hệ số lực nâng CL sai lệch dưới 3% so với thực nghiệm. Hệ số lực cản CD có độ chính xác tương tự. Phân bố áp suất Cp trên bề mặt cánh trùng khớp tốt. Phương pháp Modal xác định tần số riêng với sai số dưới 2%. Dạng dao động riêng phù hợp với lý thuyết. Phân tích FSI cho biến dạng chính xác trong phạm vi 4%.
5.2. Đặc Tính Khí Động Cánh Siêu Tới Hạn
Cánh siêu tới hạn cho hệ số lực nâng cao hơn cánh thông thường 8%. Hệ số lực cản giảm 12% ở số Mach 0.75. Sóng xung kích xuất hiện muộn hơn và yếu hơn. Phân bố áp suất trên bề mặt trên phẳng hơn. Vùng áp suất âm kéo dài nhưng cường độ thấp hơn. Hệ số mô-men chúc ngóc Cm ổn định hơn. Hiệu suất khí động lực học vượt trội rõ rệt. Kết quả mô phỏng CFD phù hợp với đo đạc thực nghiệm.
5.3. Biến Dạng Đàn Hồi Và Tương Tác
Biến dạng uốn tăng tuyến tính với vận tốc bay. Biến dạng xoắn phức tạp hơn do phân bố tải không đều. Cánh siêu tới hạn có biến dạng xoắn lớn hơn 15% so với cánh thông thường. Tương tác khí động đàn hồi làm thay đổi phân bố lực nâng. Hiệu ứng phản hồi dương xuất hiện ở vận tốc cao. Vận tốc xoắn phá hủy Vdiv xác định chính xác. Vận tốc flutter dự báo với độ tin cậy cao. Kết quả cho thấy cần thiết tối ưu độ cứng kết cấu.
VI. Ứng Dụng Và Hướng Phát Triển
Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao trong thiết kế máy bay. Phương pháp phân tích được xác nhận có thể áp dụng cho dự án thực tế. Cánh có biên dạng đặc thù đòi hỏi nghiên cứu khí động đàn hồi kỹ lưỡng. Tối ưu hóa đồng thời hình dạng khí động và kết cấu mang lại hiệu quả tốt nhất. Vật liệu composite tiên tiến cho phép thiết kế linh hoạt hơn. Công nghệ mô phỏng CFD và FSI ngày càng chính xác. Chi phí tính toán giảm nhờ phần cứng mạnh hơn. Thực nghiệm vẫn cần thiết để xác nhận cuối cùng. Hướng phát triển tương lai bao gồm tối ưu hóa đa mục tiêu. Tích hợp trí tuệ nhân tạo có thể tăng tốc quá trình thiết kế.
6.1. Ứng Dụng Trong Thiết Kế Thực Tế
Phương pháp nghiên cứu áp dụng trực tiếp cho thiết kế cánh máy bay mới. Dự báo chính xác vận tốc tới hạn đảm bảo an toàn bay. Tối ưu hóa độ cứng kết cấu giảm trọng lượng mà vẫn đảm bảo độ bền. Phân tích FSI giúp phát hiện sớm vấn đề tiềm ẩn. Thời gian phát triển rút ngắn nhờ mô phỏng chính xác. Chi phí thử nghiệm giảm khi số lần thử ít hơn. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao năng lực thiết kế trong nước.
6.2. Tối Ưu Hóa Đa Mục Tiêu
Thiết kế cánh cần cân bằng nhiều mục tiêu đối kháng. Tăng lực nâng thường đi kèm tăng lực cản. Giảm trọng lượng có thể làm giảm độ cứng. Tối ưu hóa đa mục tiêu tìm giải pháp tốt nhất. Thuật toán di truyền và tối ưu hóa bầy đàn hiệu quả. Không gian thiết kế rộng lớn với biên dạng đặc thù. Tích hợp phân tích khí động đàn hồi vào vòng lặp tối ưu. Kết quả là thiết kế vượt trội về nhiều khía cạnh.
6.3. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai
Nghiên cứu mở rộng sang cánh thích ứng có hình dạng thay đổi. Vật liệu thông minh cho phép điều khiển biến dạng chủ động. Phân tích khí động đàn hồi phi tuyến hoàn toàn cần phát triển thêm. Mô phỏng đa tỷ lệ kết nối từ vi mô đến vĩ mô. Trí tuệ nhân tạo hỗ trợ dự báo nhanh và tối ưu hóa. Thực nghiệm với mô hình tỷ lệ lớn xác nhận kết quả. Hợp tác quốc tế mở ra cơ hội tiếp cận công nghệ tiên tiến. Nghiên cứu khí động đàn hồi tiếp tục là lĩnh vực quan trọng.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (159 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Trần Ngọc Khánh NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG ĐÀN HỒI CÁNH KHÍ CỤ BAY CÓ BIÊN DẠNG ĐẶC THÙ LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC Hà Nội – 2024 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Trần Ngọc Khánh NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG ĐÀN HỒI CÁNH KHÍ CỤ BAY CÓ BIÊN DẠNG ĐẶC THÙ Ngành: Cơ học Mã số: 9440109 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. NGUYỄN PHÚ KHÁNH 2. HOÀNG THỊ KIM DUNG Hà Nội – 2024 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Dưới sự hướng dẫn của PGS.
Nguyễn Phú Khánh và PGS. Hoàng Thị Kim Dung. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất cứ công trình của tác giả nào khác. Hà Nội, ngày 20 tháng 9 năm 2024 Tập thể giáo viên hướng dẫn Nghiên cứu sinh Nguyễn Phú Khánh Hoàng Thị Kim Dung Trần Ngọc Khánh i LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến PGS.
Nguyễn Phú Khánh và PGS. Hoàng Thị Kim Dung. Thầy, cô là những người tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ và dạy cho tôi những kiến thức quý báu để tôi hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô đặc biệt là các thầy, cô trong Nhóm chuyên môn Kỹ thuật Hàng không và Vũ trụ, Khoa Cơ khí Động lực đã tham gia giảng dạy và đào tạo tôi trong quá trình học tập tại Trường Cơ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội.
Xin chân thành cảm ơn Trường Cơ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội và Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã tạo những điều kiện thuận lợi để tôi có thể nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Tôi xin đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc đến vợ tôi, người đã động viên tinh thần và giúp tôi thêm động lực vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận án tiến sĩ này. Nghiên cứu sinh Trần Ngọc Khánh ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii DANH MỤC KÝ HIỆU.
v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT. vii DANH MỤC HÌNH VẼ. viii DANH MỤC BẢNG BIỂU. xi MỞ ĐẦU.
TỔNG QUAN HIỆN TƯỢNG KHÍ ĐỘNG ĐÀN HỒI .1 Hiện tượng khí động đàn hồi. 4 Tam giác khí động đàn hồi Collar. 4 Tính đàn hồi của kết cấu cánh máy bay. 6 Lịch sử nghiên cứu hiện tượng khí động đàn hồi .2 Lý thuyết tính toán hiện tượng khí động đàn hồi trên cánh máy bay.
12 Hiện tượng xoắn phá huỷ. 12 Hiện tượng đảo chiều tác dụng cánh lái. 18 Hiện tượng Flutter. CÁNH CÓ BIÊN DẠNG ĐẶC THÙ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG .1 Cánh có biên dạng đặc thù.
33 Cánh siêu tới hạn .2 Phương pháp nghiên cứu sử dụng. 38 Phương pháp mô phỏng dùng phần mềm ANSYS. 38 Phương pháp biên nhúng IBM. 49 Phương pháp thực nghiệm.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .1 Kiểm nghiệm độ chính xác. 61 Bài toán CFD. 61 Phương pháp Modal. 65 Phương pháp FSI.
68 Phương pháp IBM .2 Đặc tính khí động của cánh có biên dạng đặc thù. 79 Cánh siêu tới hạn .3 Đặc tính khí động đàn hồi cánh có biên dạng đặc thù. 91 Cánh nghiên cứu. 91 Mô hình cánh một nửa.
Hướng phát triển. 111 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ. 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO. Đặc tính khí động.
Cánh siêu tới hạn. Đặc tính khí động đàn hồi. Cánh thực nghiệm. Cánh hình chữ nhật NACA65A004.
Cánh hình thang NACA65A004. Cánh hình chữ nhật siêu tới hạn. Cánh hình thang siêu tới hạn. 120 iv DANH MỤC KÝ HIỆU M : Mô-men sinh ra do lực nâng Nm V : Vận tốc chuyển động m/s a1 : Độ dốc lực nâng θ0 : Góc tấn ban đầu o θ : Góc xoắn cánh dưới tác dụng của tải khí động o q : Áp suất động N/m2 ρ : Khối lượng riêng của không khí kg/m3 c : Dây cung cánh m ec : Khoảng cách giữa tâm khí động và tâm cứng m U : Thế năng do tác động xoắn Kθ : Độ cứng chống xoắn qdiv : Áp suất động của xoắn phá hủy N/m2 Vdiv : Vận tốc xoắn phá hủy m/s qrev : Áp suất động của đảo chiều tác dụng N/m2 θT : Xoắn ở mút cánh o s : Nửa sải cánh m b : Sải cánh m L : Lực nâng N D : Lực cản N CL : Hệ số lực nâng CD : Hệ số lực cản Cm : Hệ số mô-men chúc ngóc Re : Số Reynolds M : Số Mach GJ : Độ cứng chống xoắn Pa E : Tỷ số giữa độ dài dây cung cánh lái và dây cung tổng β : Góc mở cánh lái o ξ : Hệ số giảm tác đụng điều khiển m : Khối lượng của một đơn vị sải cánh kg Sα : Mô-men khối lượng đối với một đơn vị sải cánh wh : Tần số dao động của chuyển động uốn Hz wα : Tần số dao động của chuyển động xoắn Hz h : Biến dạng uốn m α : Biến dạng xoắn o [M] : Ma trận khối lượng kg v [K] : Ma trận độ cứng {q} : Vec-tơ chuyển vị m [Q] : Ma trận riêng [Φ] : Ma trận riêng ηh : Vec-tơ tọa độ modal γ : Hệ số giảm chấn khí động ct : Dây cung mút cánh m cr : Dây cung gốc cánh m S : Diện tích cánh m2 λ : Tỷ số thon AR : Tỷ số dạng Λ : Góc mũi tên o Γ : Góc nhị diện o t : Độ dày biên dạng M f : Độ vồng biên dạng Ex : Mô-đun đàn hồi dọc theo sải cánh Pa Ey : Mô-đun đàn hồi vuông góc với đường ¼ Pa G : Mô-đun trượt trên tất cả các mặt γ : Hệ số Poisson ω : Vec-tơ chuyển vị F : Lực N f : Tần số Hz τw : Ứng suất cắt tại tường µ : Độ nhớt động lực của chất lưu kg/ms u : Véc-tơ vận tốc dòng chảy m/s p : Áp suất trong dòng chảy Pa Uc : Vận tốc dài m/s ωp : Vận tốc góc Rad/s Ip : Mô-men quán tính của vật thể α : Góc tấn o γ : Góc xoay o β : Góc liệng o P : Áp suất Pa Cp : Hệ số áp suất V∞ : Vận tốc dòng vào m/s P∞ : Áp suất môi trường Pa vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT FSI : Fluid-Structure Interaction – Tương tác lỏng rắn CFD : Computational Fluid Dynamics – Tính toán động lực học chất lỏng CSD : Computational Structure Dynamics – Tính toán động lực học cấu trúc AC : Aerodynamic Center - Tâm khí động EC : Elastic Center – Tâm đàn hồi EA : Elastic Axis – Trục đàn hồi CG : Center of Gravity – Trọng tâm IBM : Immersed Boundary Method – Phương pháp biên nhúng LCO : Limit Cycle Oscillation – Giới hạn chu kỳ dao động KĐĐH : Khí động đàn hồi LE : Leading Edge – Mép vào TE : Trailing Edge – Mép ra NOTAR : NO TAil Rotor – Trực thăng không cánh quạt đuôi SST : Shear Stress Transport UAV : Unmanned Aerial Vehicle – Máy bay không người lái UDF : User Define Function – Hàm người dùng vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Tam giác khí động đàn hồi Collar [1] .2 Sự phân bố các tâm trên cánh .3 Uốn cánh thẳng [2] .4 Xoắn cánh thẳng [2] .5 Cầu Tacoma, Mỹ [10] .6 Máy bay ném bom [10] .7 Máy bay của Giáo sư Samuel Langleye [10] .8 Mô hình cánh 2D [2] .9 Tỉ lệ góc xoắn tại đỉnh cánh so với gốc cánh theo áp suất động.10 Cánh cố định chữ nhật [2] .11 Lực nâng trên từng phân tố dọc theo cánh với các giá trị áp suất động .13 Lực và mô-men dưới tác dụng của cánh và cánh lái.14 Ảnh hưởng của tỉ lệ cuộn .15 Mô hình một bậc tự do [2] .16 Mô hình hai bậc tự do [2] .17 Bài toán FSI trên tuabin gió .18 Phân loại các bài toán FSI .19 Thực nghiệm sử dụng ống khí động tại trung tâm nghiên cứu Glenn, NASA .1 Hình học cánh .3 Cánh siêu tới hạn .4 Cánh máy bay nằm trong góc sóng va .5 Xoáy trên cánh Delta .6 Lực nâng trên cánh Delta .7 Hiện tượng “Wing-Rock”cánh Delta .8 Quy trình giải bài toán FSI .9 Cấu hình hệ thống Coupling cơ bản [69] .10 Giao thoa lưới [69] .11 Sự ổn định và hội tụ của kết quả tính toán .12 Bề mặt vật thể đượcmô phỏng bằng tập hợp các điểm Lagrange.
Miền chất lỏng được chia lưới cố định với các nút lưới gọi là các điểm Euler.13 Giao diện phần mềm tính toán IBM.14 Ống khí động dưới âm Mach 0.15 Quy trình thực nghiệm khí động .16 Bộ gá thực nghiệm khí động .17 Các vị trí đo áp suất trên cánh .18 Quy trình thực nghiệm khí động đàn hồi .19 Quy trình thực nghiệm khí động đàn hồi .20 Thiết bị thực nghiệm khí động đàn hồi .1 Dòng Coanda - Ống đuôi NOTAR .2 Kết quả dòng Coanda - Ống đuôi NOTAR .3 Chia lưới cánh AGARD – Phương pháp Modal .4 Các mode dao động riêng của cánh AGARD 445.5 Phương pháp FSI - Cánh AGARD 445.6 Dao động mép vào mũi cánh – Cánh AGARD .7 Biến thiên vận tốc, khối lượng riêng, tần số vẫy tại điểm Flutter .8 Mô hình dòng chảy trong hộp kín .9 Đường dòng và độ lớn vận tốc trong hộp .10 Vận tốc dọc theo đường đối xứng ngang (x = 0,5) .11 Mô hình tính toán trụ tròn đặt trong dòng chảy .12 Đường dòng và độ lớn vận tốc .13 Miền tính toán .14 Điều kiện biên .16 Dòng chảy qua cánh NACA65A004 – V = 10m/s & AOA = 10o .17 Phân bố áp suất trên cánh ở vận tốc 10 m/s - Cánh NACA65A004 .18 Phân bố áp suất trên cánh ở góc tấn 10 độ - Cánh NACA65A004 .19 Đặc tính khí động – Cánh NACA65A004 .20 Dòng chảy qua cánh siêu tới hạn – V = 10m/s & AOA = 10o .21 Phân bố áp suất trên cánh ở góc tấn 10 độ - Cánh siêu tới hạn .22 Phân bố áp suất trên cánh ở vận tốc 10 m/s - Cánh siêu tới hạn.23 Đặc tính khí động – cánh siêu tới hạn .24 Streamline – cánh Delta .25 Phân bố vận tốc tại mặt cắt x = 0.26 Phân bố áp suất – cánh Delta .27 Đặc tính khí động – cánh Delta .28 Mô hình chia lưới .29 Các thời điểm biến dạng .30 Chuyển vị – Cánh chữ nhật NACA65A004.31 Ứng suất pháp – Cánh chữ nhật NACA65A004 .32 Chuyển vị – Cánh hình thang NACA65A004 .33 Ứng suất pháp – Cánh hình thang NACA65A004.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Từ khóa và chủ đề nghiên cứu
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Nghiên cứu khí động đàn hồi cánh khí cụ bay biên dạng đặc thù" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ nghiên cứu đặc tính khí động đàn hồi cánh máy bay siêu tới hạn. Áp dụng phương pháp CFD, modal và FSI để phân tích hiện tượng xoắn phá hủy và flutter.
Luận án "Nghiên cứu khí động đàn hồi cánh khí cụ bay biên dạng đặc thù" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Đại học Bách khoa Hà Nội. Năm bảo vệ: 2024.
Luận án "Nghiên cứu khí động đàn hồi cánh khí cụ bay biên dạng đặc thù" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Nghiên cứu khí động đàn hồi cánh khí cụ bay biên dạng đặc thù" thuộc chuyên ngành Cơ học. Danh mục: Kỹ Thuật Hàng Không.
Luận án "Nghiên cứu khí động đàn hồi cánh khí cụ bay biên dạng đặc thù" có bao nhiêu trang?
Luận án "Nghiên cứu khí động đàn hồi cánh khí cụ bay biên dạng đặc thù" có 159 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Nghiên cứu khí động đàn hồi cánh khí cụ bay biên dạng đặc thù" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.