Đồ Án Nghiên cứu và tính toán các hiện tượng khí động đàn hồi cánh máy bay

Đề tài: Nghiên cứu và tính toán các hiện tượng khí động đàn hồi cánh máy bay


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 3
PHẦN I: TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÁC HIỆN TƯỢNG KHÍ ĐỘNG ĐÀN HỒI 4
I. Giới thiệu chung. 4
1.1. Lịch sử của khí động đàn hồi 4
1.2. Lịch sử hiện tượng flottement uốn-xoắn cánh. 5
II. Phân loại và bản chất chung của các hiện tượng Khí động đàn hồi 7
2.1. Các hiện tượng Khí động đàn hồi tĩnh. 8
2.2. Các hiện tượng Khí động đàn hồi động. 8
III. Các khái niệm cơ bản của Khí động học. 10
3.1. Các đặc trưng của cánh và profil cánh. 10
3.2. Các hệ trục tọa độ. 10
3.3. Tải khí động. 11
3.4. Các hệ số khí động ảnh hưởng của góc tấn tới các hệ số khí động. 11
3.5. Các điểm quan trọng của profil cánh. 13
PHẦN II: NGHIÊN CỨU CÁC HIỆN TƯỢNG KHÍ ĐỘNG ĐÀN HỒI 14
I. Các hiện tượng khí động đàn hồi tĩnh. 14
1.1. Mô hình hóa cấu trúc và tải khí động. 15
1.2.1 Phương trình cân bằng. 15
1.2. Hiện tượng xoắn phá hủy “tiết diện mô hình”. 15
1.2.2. Vận tốc và áp suất động khi xảy ra hiện tượng xoắn phá hủy cánh. 16
1.2.3. Nhận xét 17
1.2.4. Sự biến thiên của góc xoắn θ theo áp suất động q. 17
1.2.5. Số Mach khi xảy ra hiện tượng xoắn phá hủy cánh. 18
1.3. Hiện tượng đảo chiều tác dụng cánh lái của “tiết diện mô hình”. 21
1.3.1. Giới thiệu. 21
1.3.2. Mô hình hóa kết cấu và lực khí động. 22
1.3.3. Phương trình cân bằng. 22
1.3.5. Vận tốc và áp suất động khi xảy ra hiện tượng đảo chiều tác dụng điều khiển của cánh liệng. 24
1.3.4. Sự thay đổi của lực nâng. 24
1.3.6. Hiệu quả của cánh liệng. 25
1.4. Sự mất ổn định của cánh phẳng có sải cánh lớn. 26
1.4.1. Mô hình hóa kết cấu. 26
1.4.2. Phương trình mômen. 27
1.4.2. Biểu thức với : phương pháp lát cánh. 28
1.4.3. So sánh với tiết diện mô hình. 29
1.4.4. Phương pháp giải dựa trên cơ sở về hàm riêng. 32
II. Các hiện tượng Khí động đàn hồi động (Hiện tượng uốn-xoắn cánh “flottement”) 35
2.1. Giới thiệu chung. 35
2.1.1. Mô tả hiện tượng uốn-xoắn cánh. 35
2.2. Động học của “tiết diện mô hình”. 37
2.2.1. Mô hình hóa kết cấu. 37
2.2.2. Phương trình chuyển động. 37
2.2.2.1. Nhắc lại một số khái niệm. 37
2.2.3. Tần số góc trong uốn và xoắn cánh thuần túy. 39
2.2.4. Tần số góc và các kiểu dao động của hệ khi không chịu tác động của ngoại lực. 39
2.2.5. Dao động cưỡng bức. 42
2.3. Hiện tượng uốn-xoắn cánh flottement trong khí động học dừng, không nén được. 44
2.3.1. Phương trình chuyển động. 44
2.3.2. Biện luận sự ổn định ứng với các vị trí của C,F,G 49
2.3.3.Ví dụ áp dụng. 49
2.3.4. Trường hợp đặc biệt 51
2.4. Dạng tổng quát của các phương trình trong khí động đàn hồi. 51
2.4.1. Mô hình hóa kết cấu. 51
2.4.2. Mô hình hóa các lực khí động. 52
PHẦN III: SỬ DỤNG PHẦN MỀM ANSYS. 54
I. Các bước phân tích cơ bản. 54
1.1. Quá trình chuẩn bị 54
1.1.2. Các kiểu phân tích. 55
1.2. Quá trình xử lý ban đầu. 55
1.2.1. Tạo mô hình hình học. 55
1.2.2. Tạo mô hình phần tử hữu hạn. 56
1.2.3. Khai báo thuộc tính vật liệu. 56
1.3. Quá trình giải 56
1.3.1. Xác định các tải đặt lên mô hình: 56
1.3.2. Giải 57
1.4. Quá trình xử lý kết quả. 57
1.4.1. Khai thác. 57
1.4.2. Kiểm tra kết quả. 57
II. Xây dựng mô hình hình học. 58
2.1. Giới thiệu. 58
2.2. Xây dựng mô hình bằng cách nhập mô hình từ phần mềm khác. 59
2.2.1. Mô hình định dạng IGES 59
2.2.2. Các sản phẩm kết nối. 61
2.3. Dùng các lệnh trong ANSYS 62
2.3.1. Các khái niệm 63
2.3.2. Phương pháp TOP-DOWN 63
2.3.4. Phương pháp BOTTOM-UP. 67
III. Tạo mô hình phần tử hữu hạn. 70
3.1. Tổng quan. 70
3.2. Các thuộc tính cơ bản của phần tử. 70
3.3. Các thuộc tính kết hợp của phần tử. 73
3.4. Điều khiển mật độ lưới 75
3.5. Thay đổi lưới 78
3.6. Chia lưới có quy tắc. 79
3.7. Chia lưới Hex-to-Tet 83
3.8. Kéo dãn lưới (Mesh Extrusion) 84
IV. Khai báo các thuộc tính vật liệu. 86
4.1. Đơn vị đo. 86
4.2. Khai báo trong ANSYS 86
4.3. Khai báo dùng GUI 86
V. Đặt tải 87
5.1. Định nghĩa tải 87
5.2. Hệ tọa độ nút (Nodal Coordinate System – NCS) 87
5.3. Các ràng buộc chuyển vị (DOF constraints) 88
5.4. Lực tập trung. 88
5.5. Kiểm tra việc đặt tải. 89
VI. Giải 90
6.1. Các phương pháp giải. 90
6.2. Nhiều bước tải (Multiple Loadsteps) 91
VII. Ứng dụng ANSYS tính toán cánh máy bay RV-10. 95
7.1. Tổng quan về máy bay RV-10. 95
7.2. Số liệu dùng để tính toán. 96
7.3. Xây dựng mô hình hình học cánh. 96
7.4. Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn. 97
7.5. Đặt tải (Apply loads) 99
7.6. Giải và phân tích kết quả. 100