Tóm tắt Khóa luận Nghiên cứu khảo sát động lực học các vật thể khác nhau trên mô hình ống gió dựa trên các cảm biến lực

Nội dung tài liệu: Tóm tắt Khóa luận Nghiên cứu khảo sát động lực học các vật thể khác nhau trên mô hình ống gió dựa trên các cảm biến lực

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Cao Bá Chí NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC CÁC VẬT THỂ KHÁC NHAU TRÊN MÔ HÌNH ỐNG GIÓ DỰA TRÊN CÁC CẢM BIẾN LỰC Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hà Nội - 2017
2. MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, thế giới đang chịu nhiều ảnh hưởng của các thiên tai tự nhiên đặc biệt là ở Việt Nam chúng ta, hàng năm phải chịu ảnh hưởng không nhỏ từ các cơn bảo, lốc trung bình mỗi năm có khoảng 6 cơn bão tập trung ở các vùng miền Trung. Vì thế các nhà nghiên cứu cần có một mô hình để thí nghiệm, đo đạc nghiên cứu về mức tốc độ, áp suất của gió bão lên nhà cửa và các mô hình khác. Việc đo đạc trực tiếp sẽ vô cùng khó khắn vì thực tế các cơn bão vô cùng lớn và các vật thể cũng rất to. Vì vậy các nhà nghiên cứu đã tạo ra một mô hình ống gió trong phòng thí nghiệm có thể thay đổi tốc độ gió, tốc độ cánh quạt, và đưa được các mô hình cần nghiên cứu, khảo sát vào thử nghiệm để biết mức độ ảnh hưởng lên các mô hình thông qua kết quả như áp suất và vận tốc. Từ đấy đưa ra được những phương pháp tối ưu, thiết kế được các vật thể hợp lý đối với từng loại vật thể khác nhau. Hiện tại nay hầm gió cũng được thường xuyên cải tiến, giám định tính khí động lực để tính toán đo đạc đưa ra những thiết kế tốt hơn để xây dựng. Việc nghiên cứu, tìm hiểu về hầm gió sẽ giúp chúng ta tiếp cận được với lý thuyết cơ bản của khí động học tác động lên nhiều mô hình như thế nào và có những ý tưởng giúp cải thiện các vật thể. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Giải quyết được vấn đề mô phỏng áp suất, luống khí tác động xung quanh các mô hình các vật thể giúp chúng ta hiểu rõ
3. hơn về tác động của khí động học lên các vật thể ở ngoài thực tiễn. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu tập trung vào mô hình ống gió và các mô hình vật thể được đặt trong mô hình ống gió, ngoài ra còn nghiên cứu về hệ thống và phần mềm TARAD đo áp suất trên các đầu đo của hãng EDIBON sản xuất. Có nhiều cách thức để mô phỏng sự thay đổi áp suất xung quanh các vật thể. Bài nghiên cứu này định hướng mô phỏng theo áp suất và khoảng cách giữa các cảm biến biểu diễn trên cùng 1 trục tọa độ để nhìn tổng quan được sự thay đổi áp suất xung quanh các mô hình vật thể. Nội dung nghiên cứu Các nội dung nghiên cứu được thực hiện trong khóa luận này bao gồm cụ thể như sau: 1. Đưa ra một bản hướng dẫn sử dụng mô hình ống gió trong nghiên cứu và học tập. 2. Nghiên cứu lý thuyết khí động học ảnh hướng đến các vật thể. 3. Sử dụng phần mềm TARAD của để đo áp suất xung quanh các mô hình vật thể. Chương 1. GIỚI THIỆU– Tìm hiểu về đường hầm khí động TA50/250 C, phần mềm TARAD.
4. Chương 2. LÝ THUYẾT KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ BẢN– Trình bày cơ sở lý thuyết của về khí động học và các công thức liên quan đến dòng chảy trong ống. Chương 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỬ NGHIỆM ĐO ÁP SUẤT XUNG QUANH CÁC MÔ HÌNH VẬT THỂ ĐƯỢC ĐẶT TRONG ỐNG GIÓ - Trình bày quá trình lắp đặt phần cứng và kết quả làm thực nghiệm với một số mô hình trên hệ thống thí nghiệm hầm khí động TA50/250C . Chương 4. KẾT LUẬN – Dựa trên các kết quả đo đạc trong chương 3 đưa ra một số đánh giá nhận xét. Chương 1. GIỚI THIỆU Gới thiệu khí động lực học là gì? Thiết bị ống gió (đường hầm khí động) tạo ra dòng khí di chuyển tương đối so với vật và các đặc tính của nó có thể điều khiển được. Khí động lực học nghiên cứu sự chuyển động của dòng chất khí. Tính toán, tìm kiếm các giải pháp về tính chất khác nhau của dòng chảy, như vận tốc, áp suát, mật độ và nhiệt độ. Giới thiệu đường hầm khí động TA50/250C Model: TA 50/250C. Hãng sản xuất: Edibon. Xuất xứ: Tây Ban Nha.
5. Hình 1.3.1 Đường hầm khí động TA50/250C Các tính năng kỹ thuật chung: + Ống gió 50x250mm + Dải tốc độ: 0-2800rpm. + Tốc độ không khí trong khu vực làm việc: 0-27m/s. + 30 bộ cảm biến chênh áp, khoảng: 0-1psi. + Hệ thống bao gồm một số mô hình, phụ kiện có sẵn, cho phép nghiên cứu toàn diện về khí động học cận âm. Các mô hình này có các lỗ trích đo áp suất. Chương 2. LÝ THUYẾT KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ BẢN Chỉ ra chuyển động của chất lỏng, khí lý tưởng được chia làm hai loại chính là: + Chảy thành tầng ổn định. + Chảy rối (cuộn xoáy) không ổn đinh. Chỉ ra chuyển động của không khí trong ống gió: Thiết kế ống gió nhằm mục đích đạt được dòng tương tự (dòng không đổi của khí lý tưởng) ở khu vực làm việc và các đặc tính của nó điều khiển được. Công thức Định luật Bernoulli đối với ống dòng nằm v2 ngang: p p q p constant ( 2.3) 2 0
6. Cách đo áp suất tĩnh và áp suất tổng: Áp suất tĩnh trong lòng chất lỏng p = ρgh1 Áp suất toàn phần trong ống p0 = ρgh2 Cách đo áp suất trong ống gió: Hệ thống đo được cấu thành từ các ống dẫn từ lỗ trích áp suất tới các đầu cột nước trong hộp đo. Trước khi đặt ống đo vào trong dòng, không khí được đo tại áp suất khí quyển. Khi đưa ống vào trong dòng, do áp suất đo sẽ khác so với áp suất khí quyển, không khí sẽ di chuyển vào bên trong các ống tới khi áp suất bên trong cân bằng với áp suất tại điểm đo. Xác định vận tốc dòng chảy trong ống gió: Để xác định vận tốc dòng chảy trước tiên ta cần xác định áp suất động: 1 2 q = p0 – p = v 2 Vận tốc dòng chảy tại khu vực làm việc là: 2 v = p ( p = p0 - p) air Số Reynolds trong khu vực làm việc: Ul Uoutlet 2ab Reoutlet = (Mục 2.6)  air a b a, b lần lượt là chiều dài và chiều rộng của khu vực lối ra. Hệ số áp suất tại mỗi điểm đo: Hệ số áp lực đặc trưng cho động năng (hay lực cản) của không khí tác dụng lên mô hình. Nó không phụ thuộc vào kích thước vật. Ta giả sử tốc độ tại khu vực làm việc, trước khi lắp đặt một mô hình là U∞. Sau đó, ta đo được áp suất tại một điểm
7. trong khu vực làm việc, ta sẽ có được một hệ số áp suất tại điểm đo, đó là: 1 2 2 airU p0 p 2 U C p 1 2 1 2 U U U 2 air 2 air Chương 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỬ NGHIỆM ĐO ÁP SUẤT XUNG QUANH CÁC MÔ HÌNH VẬT THỂ ĐƯỢC ĐẶT TRONG MÔ HÌNH ỐNG GIÓ Nắp đặt các mô hình vật thể vào trong khu vực làm việc của hầm gió. Thiết lập phần mềm TARAD để tiến hành đo đạc áp suất của các mô hình tại các vận tốc gió khác nhau. Hiển thị kết quả bằng hình ảnh lên mành hình máy tính. Chương 4. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ Mô hình ngôi nhà Từ kết quả thí nghiệm thu được ta nhận thấy áp suất tập trung ở mặt trước và mái trước ngôi nhà và giảm dần về mái sau và mặt sau ngôi nhà. Khi vận tốc càng tăng áp suất lên mặt trước và mái trước ngôi nhà càng lớn. Mô hình hình trụ Từ kết quả thí nghiệm ta nhận thấy áp suất phân bố ở các cảm biến kí hiệu M3, M4, M5 là những cảm biến được gió thổi trực tiếp và phân bố đều xung quanh các cảm biến còn lại. Như vậy vận tốc nhỏ thì hầu như áp suất tác động đều lên các cảm biến xung quanh mô hình còn khi vận tốc lớn thì nó sẽ tập trung ở các điểm trực diện có gió thổi lên. Mô hình nửa hình trụ
8. Đối với mô hình này áp suất khi vận tốc tăng hay giảm thì hầu như đều phần bố xung quanh của mô hình. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1]. Nguyễn Tiến Lực, Khảo sát và đo đạc tính chất về vận tốc và áp suất của dòng khí động trong hệ thống ống gió, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, 20016, tr.20-28. [2]. Vũ Thị Thanh Hương, Nghiên cứu ứng dụng công nghệ chuyển mạch mềm (Soft Switch) trên mạng NGN Việt Nam, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, 2016, tr.24-30. Tiếng Anh [3]. EDIBON, Catalog TA50/250C. The Computer Controlled Aerodynamic Tunnel with SCADA. [4].EDIBON, TA50/250C Computer Controlled Areodynamic Tunnel Manual, 2013. Website [5] 1773170.html [6] [7]