Nghiên Cứu và Thiết Kế Đặc Tính Dòng Trong Ống Khí Động Kín

Nghiên cứu thiết kế và khảo sát đặc tính dòng trong ống khí động kín, cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu suất và ứng dụng trong kỹ thuật.

• Tác giả: Nguyễn Nam Minh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn A
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Ngành Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Nghiên Cứu, Thiết Kế và Khảo Sát Đặc Tính Dòng Trong Ống Khí Động Kín
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ỐNG KHÍ ĐỘNG
• 1.1. Giới thiệu
• 1.2. Lịch sử phát triển
• 1.3. Định nghĩa
• 2. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ỐNG KHÍ ĐỘNG KÍN
• 2.1. Lý thuyết thiết kế các thành phần chính của ống khí động
• 2.1.1. Buồng thử (Test chamber)
• 2.1.2. Ống côn (contraction)
• 2.1.3. Buồng lắng và lưới (settling chamber & screen)
• 2.1.4. Quạt (fan)
• 2.2. Tính toán các thông số của ống khí động
• 3. CHƯƠNG 3: KIỂM NGHIỆM MÔ HÌNH BẰNG ANSYS FLUENT
• 4. CHƯƠNG 4: KIỂM CHỨNG ỐNG KHÍ ĐỘNG
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Đặc Tính Dòng Trong Ống Kín 55 ký tự

Sau chuyến bay đầu tiên của anh em nhà Wright vào năm 1903, ngành hàng không thế giới bước sang một giai đoạn mới. Việc phát triển và nghiên cứu đặc tính của các loại máy bay mới còn nhiều điều cần phải chế tạo ra các ống khí động hữu ích cho việc nghiên cứu. Ống khí động ra đời cách đây hơn 100 năm, nhưng tới bây giờ vẫn là công cụ rất hữu ích cho các nhà nghiên cứu hàng không. Mục đích trong thế giới phát triển ngày nay là có rất nhiều phương pháp thay thế để nghiên cứu các đặc tính của dòng khí tác động lên các vật thể bay như các phương pháp mô phỏng số sử dụng CFD, nhưng vẫn chưa thể loại bỏ hoàn toàn tác dụng của ống khí động. Thông thường trong những công đoạn cuối cùng nghiên cứu, vật thể bay vẫn cần kiểm tra lại bằng việc làm thí nghiệm trong ống khí động.

1.1. Định Nghĩa Ống Khí Động và Ứng Dụng Thực Tiễn

Ống khí động (wind tunnel) là một công cụ để nghiên cứu dòng khí, xem xét tác động của khí động lực học lên vật thể. Dòng khí trong ống khí động thông thường được tạo thành bằng một hệ thống quạt. Các thí nghiệm trong ống khí động thường gắn liền với các bài toán mô phỏng dòng chảy phức tạp. Ống khí động giúp nghiên cứu các vật thể bay, xe cộ, công trình có hình dáng khí động học và tối ưu hóa thiết kế.

1.2. Lịch Sử Phát Triển Của Ống Khí Động Hiện Đại

Năm 1871, Francis Wenham xây dựng ống khí động đầu tiên. Năm 1897, Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky chế tạo ra các mẫu ống khí động đầu tiên. Năm 1903, Stanton tại phòng Vật lý Quốc gia Luân Đôn chế tạo ra ống khí động lấy không khí trực tiếp từ khí quyển. Năm 1909, Ludwig Prandtl cải tiến thiết kế của Stanton. Các cải tiến này giúp các nhà khoa học nghiên cứu đặc tính dòng khí chính xác hơn.

II. Phân Loại Các Loại Ống Khí Động Phổ Biến 58 ký tự

Ống khí động được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau: tốc độ dòng khí, kích thước, hình dạng, và mục đích sử dụng. Các loại ống khí động phổ biến bao gồm: ống khí động dưới âm, siêu âm, siêu thanh, ống khí động kín, ống khí động hở, ống gió. Mỗi loại ống khí động phù hợp với các mục đích nghiên cứu khác nhau. Việc lựa chọn ống khí động phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo kết quả nghiên cứu chính xác và hiệu quả.

2.1. So Sánh Ống Khí Động Hở và Ống Khí Động Kín

Ống khí động kín: Dòng khí là môt quy trình khép kín. Không khí được hút vào và thổi ra ngoài. Ống khí động hở: không khí vào và không khí được thổi ra ngoài. Về cơ bản hai loại ống khí động đều có những ưu điểm riêng. Ống khí động hở cho phép đạt vận tốc cao hơn với cùng công suất quạt. Ống khí động kín cho độ ổn định và phân bố vận tốc tốt hơn, chi phí thấp hơn.

2.2. Các Loại Ống Khí Động Đặc Biệt và Ứng Dụng

Ngoài các loại ống khí động thông thường, còn có các loại ống khí động khác như: Loại nhiệt độ cao (nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ cao), loại chân không, loại tạo mưa (nghiên cứu ảnh hưởng của mưa). Nguyên lý hoạt động: không khí được thổi qua ống dẫn, tác động lên vật thể, và các hình ảnh hoặc hình động được ghi lại.

III. Phương Pháp Tính Toán Thiết Kế Ống Khí Động Kín 59 ký tự

Ống khí động kín là một ống khí động tạo thành một vòng khép kín. Trong đó dòng khí được thổi bên trong ống bằng một hệ thống quạt. Trong một ống khí động kín, không khí được tuần hoàn lại để nâng cao hiệu suất khí động học cho những ống này thường lớn hơn và khó khăn hơn để chế tạo. Phải được thiết kế cẩn thận để tối ưu hóa tính năng của dòng chảy. Những ống khí động này thường được trang bị quạt hướng trục và đôi khi khi bao gồm máy nén nhiều tầng để tạo ra tốc độ không khí cần bằng vận tốc máy bay chiến đấu, và tốc độ không khí cần bằng cho những ống khí động nhỏ.

3.1. Buồng Thử Nghiệm và Các Yếu Tố Ảnh Hưởng

Kích thước buồng thử nghiệm phải thiết kế theo các thông số kỹ thuật như: tốc độ hoạt động, chất lượng lưu lượng mong muốn. Kích thước và tốc độ hoạt động của buồng thử quyết định kích thước mẫu và hệ số Reynolds cao. Hình dáng buồng thử nghiệm phụ thuộc vào ứng dụng: hình vuông/chữ nhật (hàng không), hình chữ nhật. Với mẫu thử 3D, tỉ lệ chiều rộng/chiều cao là 4:3. Với mẫu 2D là 2:5.

3.2. Thiết Kế Ống Côn và Tối Ưu Hóa Dòng Chảy

Ống côn là một trong những phần quan trọng nhất của ống khí động. Nó có tác dụng lớn nhất, chất lượng dòng chảy vào buồng thử. Mục đích là tăng tốc độ dòng chảy từ buồng lắng vào buồng thử. Nhiều loại dòng chảy và không đồng đều trong buồng thử. Tỉ lệ co (N) giữa lối vào và lối ra.

3.3. Vai Trò Của Buồng Lắng và Lưới Chắn Trong Ống

Trong buồng hẹp, lưu lượng thấp, là một đoạn ống dẫn liên tiếp, kết nối từ góc và cho phép làm mịn các dòng chảy. Tuy nhiên nếu cần thiết kế chất lượng cao, một số thiết bị có thể cải thiện tính đồng nhất, giảm mức độ hỗn loạn từ đầu vào của ống côn.

IV. Kiểm Nghiệm Mô Hình Ống Khí Động Bằng Phần Mềm 56 ký tự

Để kiểm nghiệm mô hình ống khí động, ta sử dụng các phần mềm mô phỏng dòng chảy như ANSYS Fluent. Phần mềm này cho phép mô phỏng các thông số khí động học như vận tốc, áp suất, nhiệt độ, và dòng rối. Kết quả mô phỏng giúp đánh giá hiệu quả thiết kế và tối ưu hóa hình dạng ống dẫn. Việc kiểm nghiệm bằng phần mềm giúp tiết kiệm thời gian và chi phí so với thử nghiệm thực tế.

4.1. Lựa Chọn Phần Mềm Mô Phỏng Dòng Chảy Phù Hợp

ANSYS Fluent, OpenFOAM, và STAR-CCM+ là các phần mềm mô phỏng dòng chảy phổ biến. Mỗi phần mềm có ưu nhược điểm riêng. ANSYS Fluent được sử dụng rộng rãi nhờ giao diện thân thiện và khả năng giải quyết các bài toán phức tạp. OpenFOAM là phần mềm mã nguồn mở miễn phí, cho phép người dùng tùy chỉnh và phát triển các mô hình riêng.

4.2. Thiết Lập Mô Hình và Các Điều Kiện Biên

Việc thiết lập mô hình đòi hỏi kiến thức chuyên môn về khí động lực học và phần mềm mô phỏng. Cần xác định chính xác các điều kiện biên như vận tốc đầu vào, áp suất đầu ra, và tính chất vật liệu của ống dẫn. Lựa chọn mô hình rối phù hợp cũng rất quan trọng để đảm bảo kết quả mô phỏng chính xác.

4.3. Phân Tích Kết Quả và Đánh Giá Hiệu Quả Thiết Kế

Sau khi mô phỏng, cần phân tích kết quả để đánh giá các thông số khí động học. So sánh kết quả mô phỏng với kết quả thí nghiệm thực tế (nếu có) để kiểm chứng độ chính xác của mô hình. Dựa trên kết quả phân tích, có thể đưa ra các cải tiến để tối ưu hóa thiết kế ống khí động.

V. Ứng Dụng và Kiểm Chứng Ống Khí Động Trong Thực Tế 55 ký tự

Ống khí động là công cụ quan trọng trong nhiều lĩnh vực: hàng không, ô tô, xây dựng. Trong ngành hàng không, ống khí động được dùng để kiểm tra và cải thiện thiết kế máy bay. Trong ngành ô tô, ống khí động giúp tối ưu hóa hình dạng xe để giảm lực cản và tiết kiệm nhiên liệu. Trong ngành xây dựng, ống khí động được dùng để đánh giá ảnh hưởng của gió lên các công trình cao tầng.

5.1. So sánh Kết Quả Mô Phỏng và Thử Nghiệm Thực Tế

John Singleton và Rajesh Bhaskaran tại Đại học Cornell đã so sánh kết quả mô phỏng và thử nghiệm thực tế. Kết quả cho thấy sự tương đồng giữa hai phương pháp. Tuy nhiên, có sự sai khác nhỏ do các yếu tố: độ chính xác của mô hình, điều kiện môi trường, và sai số đo lường.

5.2. Đánh Giá Độ Tin Cậy và Ứng Dụng Thực Tiễn

Việc so sánh kết quả mô phỏng và thử nghiệm giúp đánh giá độ tin cậy của mô hình. Nếu độ tin cậy cao, mô hình có thể được sử dụng để dự đoán hiệu suất của ống khí động trong các điều kiện khác nhau. Mô hình tin cậy giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình thiết kế và phát triển.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Ống Kín 54 ký tự

Nghiên cứu và thiết kế ống khí động kín là một lĩnh vực quan trọng trong ngành kỹ thuật. Việc hiểu rõ các đặc tính dòng chảy và tối ưu hóa thiết kế giúp nâng cao hiệu quả và giảm chi phí. Hướng phát triển trong tương lai tập trung vào việc sử dụng các phương pháp mô phỏng tiên tiến và vật liệu mới để tạo ra các ống khí động hiệu quả hơn.

6.1. Tổng Kết Các Kết Quả Nghiên Cứu Đạt Được

Nghiên cứu đã trình bày các phương pháp tính toán thiết kế ống khí động kín, kiểm nghiệm mô hình bằng phần mềm, và so sánh kết quả mô phỏng với thử nghiệm thực tế. Các kết quả đạt được giúp hiểu rõ hơn về đặc tính dòng chảy và tối ưu hóa thiết kế.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo và Các Vấn Đề Mở

Trong tương lai, cần tập trung vào việc sử dụng các phương pháp mô phỏng tiên tiến và vật liệu mới để tạo ra các ống khí động hiệu quả hơn. Các vấn đề mở bao gồm: nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ, phát triển các mô hình rối chính xác hơn, và tích hợp các hệ thống điều khiển thông minh.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ống khí động kín là thiết bị quan trọng trong nghiên cứu và thử nghiệm các đặc tính dòng khí, được ứng dụng rộng rãi trong hàng không, ô tô và các ngành công nghiệp liên quan đến khí động học. Theo báo cáo của ngành, việc thiết kế và tối ưu hóa ống khí động kín có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng dòng khí và hiệu quả thử nghiệm. Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế, mô phỏng và khảo sát đặc tính dòng khí trong ống khí động kín với mục tiêu nâng cao chất lượng dòng khí, giảm tổn thất áp suất và tối ưu hóa hiệu suất quạt hút.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện trên mô hình ống khí động kín có kích thước buồng thử 0.5m x 0.5m x 1m, vận tốc dòng khí 30 m/s, trong khoảng thời gian nghiên cứu từ năm 2019 đến 2020 tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Ý nghĩa nghiên cứu được thể hiện qua việc cải thiện các chỉ số như tổn thất áp suất, đồng đều vận tốc dòng khí trong buồng thử, góp phần nâng cao độ chính xác và tin cậy của các thử nghiệm khí động học.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết dòng chảy trong ống kín và mô hình khí động học CFD (Computational Fluid Dynamics). Lý thuyết dòng chảy trong ống kín giúp xác định các thông số thiết kế như tỷ lệ co (contraction ratio), góc phần tư (corner radius), và các thành phần chính như buồng lắng, ống côn, buồng thử, quạt hút. Mô hình CFD được sử dụng để mô phỏng dòng khí, phân tích tổn thất áp suất và khảo sát đặc tính vận tốc trong toàn bộ ống khí động.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Tổn thất áp suất (Pressure loss)
• Tỷ lệ co (Contraction ratio)
• Góc phần tư (Corner radius)
• Mô hình k-ω tiêu chuẩn trong mô phỏng dòng chảy
• Lá cánh phân dòng (Flow guide vanes)

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là mô hình 3D của ống khí động kín được dựng và chia lưới trên phần mềm ANSYS Fluent với hơn 2.4 triệu phần tử và 2.5 triệu nút lưới. Phương pháp phân tích sử dụng mô phỏng CFD với mô hình turbulence k-ω tiêu chuẩn, áp dụng phương pháp SIMPLEC để giải các phương trình Navier-Stokes.

Cỡ mẫu mô hình là toàn bộ ống khí động kín với kích thước buồng thử 0.5m x 0.5m x 1m, vận tốc dòng khí 30 m/s, tỷ lệ co 4:1, góc phần tư 3.5 độ. Timeline nghiên cứu kéo dài trong 12 tháng, bao gồm các bước thiết kế, mô phỏng, kiểm nghiệm mô hình và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tối ưu hóa tổn thất áp suất: Mô phỏng cho thấy tổn thất áp suất trong ống khí động kín được giảm khoảng 15% khi sử dụng lá cánh phân dòng tại các góc phần tư so với trường hợp không có lá cánh. Tổn thất áp suất tại buồng thử được giữ ở mức 0.5 Pa, đảm bảo chất lượng dòng khí ổn định.

2. Đồng đều vận tốc dòng khí: Sử dụng lá cánh phân dòng giúp cải thiện độ đồng đều vận tốc trong buồng thử lên đến 90%, so với chỉ khoảng 75% khi không có lá cánh. Điều này được thể hiện qua các biểu đồ phân bố vận tốc trên mặt cắt ngang buồng thử.

3. Ảnh hưởng của tỷ lệ co và góc phần tư: Tỷ lệ co 4:1 và góc phần tư 3.5 độ được xác định là tối ưu, giúp giảm nhiễu loạn và tăng hiệu quả dòng khí. Chiều dài ống côn và bán kính góc được tính toán chính xác theo công thức thiết kế, đảm bảo dòng khí chuyển động ổn định và giảm tổn thất.

4. Hiệu suất quạt hút: Lựa chọn quạt hút phù hợp với lưu lượng 0.25 m³/s và áp suất tổn thất thấp giúp hệ thống vận hành ổn định, giảm tiêu hao năng lượng. Mô phỏng cho thấy quạt hút đạt hiệu suất cao khi vận hành ở tần số điều khiển phù hợp.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của việc giảm tổn thất áp suất và tăng đồng đều vận tốc là do thiết kế hợp lý các thành phần ống khí động, đặc biệt là việc bố trí lá cánh phân dòng tại các góc phần tư giúp dòng khí chuyển hướng nhẹ nhàng, giảm nhiễu loạn. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu gần đây về thiết kế ống khí động kín trong ngành hàng không và ô tô.

Biểu đồ phân bố vận tốc và áp suất trong buồng thử minh họa rõ ràng sự cải thiện khi áp dụng các giải pháp thiết kế. Việc mô phỏng toàn bộ ống khí động kín thay vì chỉ mô phỏng buồng thử giúp đánh giá chính xác hơn về chất lượng dòng khí và tổn thất áp suất toàn hệ thống.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng thiết kế lá cánh phân dòng: Triển khai lắp đặt lá cánh phân dòng tại các góc phần tư trong ống khí động kín để giảm tổn thất áp suất ít nhất 15% trong vòng 6 tháng, do bộ phận kỹ thuật thực hiện.

2. Tối ưu tỷ lệ co và góc phần tư: Thiết kế ống côn với tỷ lệ co 4:1 và góc phần tư 3.5 độ nhằm nâng cao độ đồng đều vận tốc dòng khí lên trên 90%, hoàn thành trong 3 tháng, do nhóm thiết kế chịu trách nhiệm.

3. Lựa chọn quạt hút hiệu suất cao: Sử dụng quạt hút có lưu lượng 0.25 m³/s và áp suất tổn thất thấp, điều chỉnh tần số vận hành phù hợp để giảm tiêu hao năng lượng, thực hiện trong 2 tháng, do phòng kỹ thuật vận hành.

4. Mở rộng mô phỏng CFD toàn hệ thống: Áp dụng mô phỏng CFD toàn bộ ống khí động kín trong các dự án thiết kế mới để đánh giá chính xác tổn thất và chất lượng dòng khí, triển khai liên tục, do phòng nghiên cứu phát triển.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà thiết kế và kỹ sư khí động học: Nắm bắt các phương pháp thiết kế ống khí động kín tối ưu, áp dụng mô hình CFD để cải thiện hiệu suất dòng khí trong các dự án thử nghiệm.

2. Các viện nghiên cứu và trường đại học: Sử dụng kết quả nghiên cứu làm tài liệu tham khảo trong đào tạo và nghiên cứu phát triển công nghệ khí động học.

3. Doanh nghiệp sản xuất thiết bị thử nghiệm khí động học: Áp dụng các giải pháp thiết kế và mô phỏng để nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm chi phí vận hành.

4. Chuyên gia vận hành và bảo trì hệ thống ống khí động: Hiểu rõ cấu trúc và đặc tính dòng khí để tối ưu hóa vận hành, bảo trì hiệu quả, giảm thiểu sự cố.

Câu hỏi thường gặp

1. CFD là gì và tại sao lại quan trọng trong thiết kế ống khí động?
   CFD (Computational Fluid Dynamics) là phương pháp mô phỏng dòng chảy bằng máy tính, giúp phân tích chi tiết vận tốc, áp suất và tổn thất trong ống khí động. Ví dụ, mô phỏng CFD giúp giảm tổn thất áp suất 15% so với thiết kế truyền thống.

2. Lá cánh phân dòng có tác dụng gì trong ống khí động kín?
   Lá cánh phân dòng giúp điều hướng dòng khí, giảm nhiễu loạn và tăng độ đồng đều vận tốc lên đến 90%, cải thiện chất lượng thử nghiệm.

3. Tỷ lệ co 4:1 có ý nghĩa như thế nào trong thiết kế ống côn?
   Tỷ lệ co 4:1 giúp tăng vận tốc dòng khí trong buồng thử mà không gây ra tổn thất áp suất lớn, đảm bảo dòng khí ổn định và đồng đều.

4. Phương pháp chia lưới trong mô phỏng CFD ảnh hưởng thế nào đến kết quả?
   Chia lưới chi tiết với hơn 2.4 triệu phần tử giúp mô phỏng chính xác các đặc tính dòng khí, giảm sai số và phản ánh đúng hiện tượng vật lý trong ống khí động.

5. Làm thế nào để lựa chọn quạt hút phù hợp cho ống khí động kín?
   Quạt hút cần có lưu lượng phù hợp (khoảng 0.25 m³/s) và áp suất tổn thất thấp, vận hành ổn định ở tần số điều khiển phù hợp để tối ưu hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.

Kết luận

• Thiết kế ống khí động kín với tỷ lệ co 4:1 và góc phần tư 3.5 độ tối ưu hóa chất lượng dòng khí và giảm tổn thất áp suất khoảng 15%.
• Sử dụng lá cánh phân dòng tại các góc phần tư nâng cao độ đồng đều vận tốc dòng khí lên đến 90%.
• Mô phỏng CFD toàn bộ hệ thống giúp đánh giá chính xác hơn về đặc tính dòng khí và tổn thất áp suất.
• Lựa chọn quạt hút phù hợp với lưu lượng và áp suất tổn thất thấp giúp hệ thống vận hành hiệu quả.
• Tiếp tục nghiên cứu mở rộng mô hình và ứng dụng trong các lĩnh vực thử nghiệm khí động học khác.

Next steps: Triển khai áp dụng thiết kế và mô phỏng trong các dự án thực tế, đồng thời phát triển thêm các giải pháp giảm tổn thất và nâng cao hiệu suất.

Các nhà nghiên cứu và kỹ sư khí động học nên áp dụng các kết quả và phương pháp trong luận văn để nâng cao chất lượng thiết kế và thử nghiệm ống khí động kín.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ỐNG KHÍ ĐỘNG 1. Giới thiệu       c    mo P      . Định nghĩa  thông [2]  Các ong   1. Lịch sử phát triển  Konsta to ra các mu ng u tiên.

1903, Stanton ti phòng Vt lý qu tc ng c ly trc tip ca khí quyn.   Gottingen nhà bác h  i tin thit k ca Stanton.5< M <5) và   Kí  ng kín: ng là mt quy trình khép kín ca dòng khí. M không khí vào m c thi ra ngoài. V m hai loi ng ku có nhm riêng.

- Vn tc: ng h t vn tng kín khi so sánh cùng mt công sut qung h c thi hoc hút trc tip ti bung thí nghim. -  nh và phân b ng vn tc:  nh cao ng phân b vn t  hai vùng biên. - c: t nhiu so [3] vi ng h có cùng vn t ng khí i mt din tích rt ln.  T  côn     L   ion khí.

Nguyên lý hoạt động và phạm vi ứng dụng.                   khác nhau     b  - khi hút k  , ) và  xác. lá cánh phân dòng        hình vuông    [4]    và  trung tâm                   theo cách thông   vào thành  .            [5] CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ỐNG KHÍ ĐỘNG KÍN               .

Lý thuyết thiết kế các thành phần chính của ống khí động 2. Buồng thử (Test chamber) bao tốc độ hoạt động và chất lượng lưu lượng          A Theory of the Blockage Effects on Bluff Bodies and Stalled Wings in a Closed Wind Tunnel, Maskell, 1963) Hàng không:       Hình 3:  [7]    ζ = λ · L / Dh (1) :  D h  -1,64)2 : Design Methodology for a Quick and Low-Cost Wind Tunnel Miguel. Perales Perales, Yuliang Wu and Sun Xiaoxiao, 2013) 2. Ống côn (contraction) Contraction) là   settling chamber)   tỉ lệ co (N)  Hình 4 [8]        rong     .           qua   Khi  ,  côn   Hình 5 n áp sung trong phn hp:     󰇫  󰇬 󰇡  󰇢󰇫  󰇬 󰇡  󰇢 (3) 󰇣 󰇡 󰇢󰇤  󰇣 󰇡 󰇢󰇤    Vi   󰇛󰇜   [9]    Perales Perales, Yuliang Wu and Sun Xiaoxiao, 2013) 2. Buồng lắng và lưới (settling chamber & screen)   íòng   và     bên  kích   Hình 6    Trong ng côn   15%.

  ía       Perales Perales, Yuliang Wu and Sun Xiaoxiao, 2013) [11] 2. Góc phần tư (corner)    ent và Went                   Wexit/Went vào  Hình 8 Bán kí kíí   , bán kí 0.25Went ent   lá cánh . Quạt (fan)  p mi tn tht và tiêu hao. Khi bung th có tit din STC và vn tc mong mun V c nh và h s tn tht áp sut   ính:        (6) Q= V.STC (7)     (8)  Vi  là khng riêng ca không khí và     B u khin vn tc u khin t ca qut hút là mt trong nhng chi tit quan tr ng khí ng vào làm vic trong thc t.

 u khin t cc s dng và các thit b có sn trên th   u khin bu khi t  công sut ca qut hút gi  n dn ti i công sut ca qut hút là ng nht trong k thut. n, thit b có giá thành r. Tuy vn viu khin qut hút gp phi nhiu v: - Th nhn 3 pha viu ch cho c 3 pha ng b là ra, vic này t lch pha cho c 3 pha n s nh ng rt nhin quá trình hong c bn và tính lp li ca thit b thí nghim. - Th hai,  t thp g u chc vì thc t  pháp này làm git ca qut b gim xung.

[14]  u khin bu tn: Tn s i nh vy t ca qut hút gin vn tc ca qu i mang li rt nhiu li th: - Cho phép m rng du chnh và nâng cao tính chng hc ca h thng u chnh t u. - H thu chnh t ng bin tn có kt cn, làm vic c trong nhing khác nhau. - Kh u chnh t  dàng. : De   Perales Perales, Yuliang Wu and Sun Xiaoxiao, 2013) 2.

Tính toán các thông số của ống khí động  5.    [15] Hình 10     thit k ng hoàn chnh là:   c bung th: chiu rng (WTC = 0.5m), chiu cao (HTC= 0.5m), chiu dài (LTC= 1m) các thông s này cho phép tính mt ct ngang STC = WTC.25m2 ng kính thy lc      󰇛   󰇜= 0.5m  N= 4   VTC = 30 m/s    Các th  VTC α/2 WTC lSC HTC αo/2 LTC n 1: lD1 N eC1 Bán kính góc 1: rC1 [16] Bán kính góc 4: rC4  lD Bán kính góc 3: rC3 nW, nH F PP C2 ng Theo bng trên thì có th tính toán chính xác nhiu thông s i t và hình dng ca bung th ng hp c 2 góc m  nhau thì chiu dài ng côn LC c cho bi biu thc:      󰇛  󰇜 =1.116 (m) (9)   l SC= 1m c l t ong và i.  chiu dài ca i L SC cho bi:       = 1 (m) (10)  thì ta ch cnh bán kính góc 2 vi chiu dài và rng ca nó là:        󰇛   󰇜= 1 (m) (11) Gi 3.5°  LD   LD >3 và LD>4 c s dng vi t l co thng. Chiu dài b khuch tán (LD ) và chiu rng ti li ra (WWDc tính bi:     = 1.7 (m) (13)  ca nó là c nh (phù hp vi li ra ca b khuch tán), chúng ta phnh bán kính góc rC3, t l m rng eC3 ng ly giá tr 1.

Kt qu c chiu rng li ra WEC3, chiu dài tng th L C3 và chiu rng W C3 c tính bi:      = 0.9 (m) (16)  WT  g th, t l co và các thông s thit k ph khác        󰇩       󰇛   󰇜    󰇣   󰇡  󰇢      󰇡 󰇢󰇤  󰇛    󰇜󰇪= 5.6 (m) (17)   TC                 vào ca qut và s dng vi góc bán m n này ng trung tâm ca  chúng ta có th tính toán chiu dài L CL, và chiu rng WCL s dng:     󰇡    󰇢            󰇛   󰇜= 5.5 (m) (21) [18] Khong cách li vào ca góc 3 và trung tâm ca góc 4 D C3_CC4 có th c tính toán da theo:      󰇛   󰇜= 1.301 (m) (22) Mt khác       󰇣󰇡  󰇢󰇤 (23)  Vi các thông s     (24)    󰇛  󰇜 (25)         󰇛   󰇜 (26) Tính toán và kt hc    󰇛  󰇜      = 0. Hoàn thiện thiết kế Hình 11 (1)  (2)  sang (3) (4), 9 lá cánh lái dòng (5)  (6)   (11 lá) (7)  ôn (contraction) (8)  (9)    (11)  (12)  tán (13)  2. Lựa chọn hệ thống quạt    [20] Phần ống khí Thông số bộ Công thức tính tổn thất áp Hệ số tổn động phận suất thất ng côn T l ng côn 4:1      -    󰇩   󰇪 (Contraction) u vào 1m×1m   u ra   0.3m Bung th Hình hp 󰉜    (Test chamber) Tit din 󰉰 0.5 Pa    [21] g cách này thì h thng qut s c la chn, ít nhu. Sau tính toán ta chc thông s qut:     (Pa) ng khi: Q= V.5 [22] CHƯƠNG 3: KIỂM NGHIỆM MÔ HÌNH BẰNG ANSYS FLUENT 3.

Tổng quan về CFD và phần mềm ANSYS Fluent 3. Tổng quan về CFD CFD  Computational Fluid Dynamics               -  CFD   CFD Computational Fluid Dynamics  khí    CFD    CFD   CFD     CFD    CFD      CFD  CFD          [23]        Công ng                 3. Giới thiệu ANSYS Fluent                                 [24] -       . Hình 12:        rình mô hình hóa CFD    [25] 3.

Thiết kế mô phỏng ống khí động trên ANSYS Fluent 3. Dựng mô hình 3D   Hình 13  3. Chia lưới Hình 14      [26] Nodes 2536136 Elements 2413148 Skewness Min 1.183 Orthogonal Quality Min 0. Cài đặt mô phỏng  k-ω tiêu chuẩn      S1 a1 = S2a2 S1  S1 = 0.

Mô phỏng kiểm nghiệm mô hình 3. Kiểm nghiệm bộ phận 3. Kiểm nghiệm lá cánh phân dòng tại bộ khuếch tán D                  . Kiểm nghiệm khả năng giảm nhiễu loạn của lá cánh hướng dòng tại các góc phần tư.

Kiểm nghiệm tổng thể thiết kế ống khí động 3.