Bài giảng Chương 1.Các khái niệm cơ bản - Khí động lực học | Học viện Hàng Không Việt Nam

Bài giảng Chương 1.Các khái niệm cơ bản - Khí động lực học | Học viện Hàng Không Việt Nam được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn sinh viên cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!

Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
Điểm chuyên cần
Điểm 15’
Điểm giữa kỳ
Điểm cuối kỳ
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
Chương 1: Các khái niệm bản
Chương 2 - Giới thiệu tổng quát độngvề khí
lực học
Chương 3: Lý 2Dthuyết cánh
Chương 4: Lý 3Dthuyết cánh
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
CÁC KHÁI NIỆM CƠ
BẢN
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
KHÁI NIỆM KHÍ
ĐỘNG LỰC HỌC
CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC
TRƯNG CHO KĐLH
BẦU KHÍ QUYỂN
ÁP DỤNG ĐẶC
Phần 1
Phần 2
Phần 3
Phần 4
Phần 5 Phần 6
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
q Định nghĩa
Khí động lực học (Aerodynamics): một ngành họckhoa
nhằm dự đoán, phân tích kiểm soát các lực moment tác
động lên một vật di chuyển trong bầu khí quyển.
dụ: máy bay, khinh khí cầu.
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
q Định nghĩa
The word Aerodynamics comes from two Greek words:
Aerios concerning the air
Dynamis which means force
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
q Định nghĩa
Lực nâng (Lift)
Lực cản (Drag)
Lưc ý: Lực nâng lực vuông góc với dòng khí tới lực cản lực
song song với dòng khí tới (Lift is isdefined as the force that
perpendicular to the incoming flow and drag parallel to the incoming
flow)
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
q Định nghĩa
There are 2 types of aerodynamics:
1.) External Aerodynamics – force of flow effects the body externally
2.) Internal Aerodynamics – force of flow effects the body internally
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
q Định nghĩa
¥
®
U
¥
®
U
Vận tốc vô cùng
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
q Định nghĩa
¥
®
U
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
- Hai hệ trục tọa độ sử dụng, một hệ trục toạ độ mặt đất được
dùng để phân tích các chuyển động của tàu bay như hệ một
trục tọa độ quán tính (Inertial coordinate system); một hệ trục
khác đặt trên tàu bay được dùng như là hệ độtrục tọa của
tàu bay (Body coordinate system).
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
q Vai trò
§ Nghiên cứu khả năng tạo lực nâng trong quá trình chuyển động
của tàu bay
§ Lực cản nhỏ nhất đảm bảo tiêu tốn năng nhấtlượng ít
§ Nghiên cứu về các loại moment trong quá trình hoạt động của
tàu bay
§ Trợ giúp các hoạt động trong q trình bay.
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
q Phân loại
Fundamentals of
Aerodynamics,
Anderson, page 68
B. Low-density and
free-molecule flows
AERODYNAMICS
A. Continuum flow
C. Viscous flow D. Inviscid flow
F. Compressible flow
E. Incompressible flow
H. Transonic
flow
G. Subsonic
flow
I. Supersonic
flow
J. Hypersonic
flow
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
q Số Mach (Mach number):
V
M
a
=
- nhiệt độ 15
o
C, tại cao độ mực nước biển, a 340.3 .m/s
- Tuy nhiên, a này không phải 1 hằng số. một số phụ thuộc
vào :nhiệt độ, bởi
a RT
g
=
- Số Mach một số thứ nguyên.
1. Khái niệm khí động lực học
- Phân loại chế độ dòng chảy theo số Mach:
a: vận tốc âm thanh (speed
of sound)
0 0.3M< £
0.3 0.8M< £
0.8 1.2M< £
5 M<
§ Dòng chảy dưới âm, không nén được
§ Dòng chảy dưới âm, nén được
§ Dòng chảy cận âm
§ Dòng chảy trên âm
§ Dòng chảy siêu âm
R hằng số khí riêng (J/kg.K)
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
q Phân loại
(a)
Subsonic
flow
(b)
Transonic
flow with
M<1
(c)
Transonic
flow with
M>1
M∞ < 0.8
M >1
M >1
0.8<M∞<1
M<1
M>1
Trailing-edge shock
1<M∞<1.2
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
q Phân loại
(d) Supersonic
flow
(e) Hypersonic
flow
M>1
Expansion
wave
Shock wave
M>5
Thin hot
shock
layer with
viscous
interaction
and
chemical
reactions
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
2. Các đại lượng đặc trưng cho KDLH
q Áp suất
- Áp suất áp lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích. Áp
suất trung bình được tính theo công thức sau :
F
P
A
=
F : lực theo phương pháp tuyến (N)
A : diện tích (m )
2
- Áp suất không khí (air pressures):
3 thành phần áp nói đến ápsuất khi suất không khí, đó áplà:
suất toàn phần (total pressure), áp suất tĩnh (static pressure), áp
suất động (dynamic pressure).
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
2. Các đại lượng đặc trưng cho KDLH
q Áp suất
§ “Total pressure”: áp suất đo được khi đưa dòng khí chuyển động
về trạng thái dừng, vậy còn được gọi áp suất .điểm dừng
Một trong các dụng cụ dùng để đo áp suất toàn phần ống Pitot.
§ “Static pressure”: áp suất đo được theo phương vuông góc với
dòng độngkhí chuyển thông qua các lỗ. Đây đại lượng được nói
đến khi áp suất không khí (air pressure) được đề cập các tài liệu
khí .động lực học
§ “Dynamic pressure”: áp suất do chuyển động của dòng khí,
thành phần áp suất song song với dòng chuyển .động
P P P
total
=
static
+
dynamic
2
1
2
dynamic
P V
r
=
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
2. Các đại lượng đặc trưng cho KDLH
q Áp suất
- Phương trình Bernoulli cho u chất không nén được một cao độ
xác :định
2 2
1 1
2 2
T
V p V p p const
r r
¥ ¥
+ = + = =
| 1/69

Preview text:

Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu • Điểm chuyên cần • Điểm 15’ • Điểm giữa kỳ • Điểm cuối kỳ
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
Chương 1: Các khái niệm cơ bản
Chương 2 - Giới thiệu tổng quát về khí động lực học
Chương 3: Lý thuyết cánh 2D
Chương 4: Lý thuyết cánh 3D
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu Phần 1 Phần 2 Phần 3
KHÁI NIỆM KHÍ CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC BẦU KHÍ QUYỂN ĐỘNG LỰC HỌC TRƯNG CHO KĐLH Phần 4 Phần 5 Phần 6 ÁP DỤNG ĐẶC
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học q Định nghĩa
Khí động lực học (Aerodynamics): là một ngành khoa học
nhằm dự đoán, phân tích và kiểm soát các lực và moment tác
động lên một vật di chuyển trong bầu khí quyển.
Ví dụ: máy bay, khinh khí cầu.

Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học q Định nghĩa
The word Aerodynamics comes from two Greek words:
Aerios – concerning the air
Dynamis – which means force
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học q Định nghĩa Lực nâng (Lift) Lực cản (Drag)
Lưc ý: Lực nâng là lực vuông góc với dòng khí tới và lực cản là lực
song song với dòng khí tới (Lift is defined as the force that is
perpendicular to the incoming flow and drag paral el to the incoming flow)

Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học q Định nghĩa
There are 2 types of aerodynamics:
1.) External Aerodynamics – force of flow effects the body externally
2.) Internal Aerodynamics – force of flow effects the body internally
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học q Định nghĩa ® U ¥ ®
U ¥ Vận tốc vô cùng
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học q Định nghĩa ® U ¥
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
- Hai hệ trục tọa độ sử dụng, một là hệ trục toạ độ mặt đất được
dùng để phân tích các chuyển động của tàu bay như là một hệ
trục tọa độ quán tính (Inertial coordinate system); một hệ trục
khác đặt trên tàu bay và được dùng như là hệ trục tọa độ của
tàu bay (Body coordinate system).

Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học q Vai trò §
Nghiên cứu khả năng tạo lực nâng trong quá trình chuyển động của tàu bay §
Lực cản nhỏ nhất đảm bảo tiêu tốn năng lượng ít nhất §
Nghiên cứu về các loại moment trong quá trình hoạt động của tàu bay §
Trợ giúp các hoạt động trong quá trình bay.
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học AERODYNAMICS q Phân loại A. Continuum flow B. Low-density and free-molecule flows C. Viscous flow D. Inviscid flow Fundamentals of E. Incompressible flow Aerodynamics, Anderson, page 68 F. Compressible flow G. Subsonic H. Transonic I. Supersonic J. Hypersonic flow flow flow flow
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học q Số Mach (Mach number): V
a: vận tốc âm thanh (speed M = of sound) a
- Ở nhiệt độ 15oC, tại cao độ mực nước biển, a là 340.3 m/s.
- Tuy nhiên, a này không phải là 1 hằng số. Nó là một số phụ thuộc
vào nhiệt độ, bởi: a RT = g
R hằng số khí riêng (J/kg.K)
- Số Mach là một số vô thứ nguyên.
- Phân loại chế độ dòng chảy theo số Mach:
§ Dòng chảy dưới âm, không nén được 0 0.3 < M £ 0.3 0.8
§ Dòng chảy dưới âm, nén được < M £ 0.8 1.2
§ Dòng chảy cận âm < M £ 1.2 5
§ Dòng chảy trên âm < M £ 5
§ Dòng chảy siêu âm < M
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học q Phân loại (a) M∞ < 0.8 Subsonic flow M >1 (b) 0.8Transonic M >1 flow with M<1 Trailing-edge shock (c) M>1 M<1 1Transonic flow with M>1
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
1. Khái niệm khí động lực học q Phân loại Expansion Shock wave wave M>1 (d) Supersonic flow Thin hot M>5 shock layer with (e) Hypersonic viscous interaction flow and chemical reactions
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
2. Các đại lượng đặc trưng cho KDLH q Áp suất
- Áp suất là áp lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích. Áp
suất trung bình được tính theo công thức sau : F P = A
F : lực theo phương pháp tuyến (N) A : diện tích (m2)
- Áp suất không khí (air pressures):
Có 3 thành phần áp suất khi nói đến áp suất không khí, đó là: áp
suất toàn phần (total pressure), áp suất tĩnh (static pressure), và áp
suất động (dynamic pressure).

Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
2. Các đại lượng đặc trưng cho KDLH q Áp suất
§ “Total pressure”: là áp suất đo được khi đưa dòng khí chuyển động
về trạng thái dừng, vì vậy nó còn được gọi là áp suất điểm dừn . g
Một trong các dụng cụ dùng để đo áp suất toàn phần là ống Pitot.
§ “Static pressure”: là áp suất đo được theo phương vuông góc với
dòng khí chuyển động thông qua các lỗ. Đây là đại lượng được nói
đến khi áp suất không khí (air pressure) được đề cập ở các tài liệu khí động lực họ .
c
§ “Dynamic pressure”: là áp suất do chuyển động của dòng khí, là
thành phần áp suất song song với dòng chuyển độn . g P = P + P total static dynamic 1 2 P = rV dynamic 2
Học viện Hàng Không Việt Nam – Khoa Không lưu
2. Các đại lượng đặc trưng cho KDLH q Áp suất
- Phương trình Bernoul i cho lưu chất không nén được ở một cao độ xác định: 1 2 1 2 V r + p = V r
+ p = p = const 2 ¥ ¥ 2 T