Khí động lực học và tiếng ồn khí động lực

Khí động lực học phù hợp hỗ trợ cho việc đảm bảo phạm vi, hiệu suất, tốc độ và tính tiện dụng tối ưu. Các nỗ lực để làm giảm tiếng ồn mà phần lớn liên quan đến hệ thống càng máy bay và cánh tà sau có thể ảnh hưởng lớn đên khí động lực học.


Image created for 1st AIAA High Lift Prediction Workshop, June, 2010

Khí động lực học

Khí động lực học là động lực chính trong các thiết kế của tất cả các loại máy bay. Đối với máy bay thương mại, khí động lực học xác định phạm vi và hiệu suất – các tiêu chuẩn hoạt động của các hãng hàng không. Trong lĩnh vực quân sự, khí động lực học là đặc biệt quan trọng đối với tốc độ và tính tiện dụng. Ví dụ, máy bay không người lái đang được thiết kế để thực hiện diễn tập bởi vì không có phi công trên tàu để tắt nguồn từ tổng hợp các lực g.

Trong việc phát triển khí động lực học hình dạng du thuyền cho máy bay thương mại, rất khó để có thể tính toán được lực cản dựa vào CFD trước đó. ANSYS từ lâu đã tham gia vào các định chuẩn công nghiệp được sáng lập bởi AIAA, bắt đầu cùng với Hội thảo dự đoán lực cản của AIAA đầu tiên. Phần mềm CFD của ANSYS cung cấp các kết quả chính xác cần thiết để hướng dẫn chính xác về các xu hướng bao gồm những thay đổi trong cấu hình (lắp đặt động cơ, lớp bọc thân/cánh máy bay) và các điều kiện hoạt động (số Mach, số Reynolds). Các bộ giải nhanh chóng và mạnh mẽ: các thuật toán dựa trên áp suất có thể được chia nhỏ ở tốc độ chậm (hạ âm) và các bộ giải dựa trên mật độ đưa ra các tính năng thu nạp các sóng xung kích trong các dòng siêu âm và hơn thế. Công nghệ có tính năng mô hình dự báo các chuyển đổi từ dòng laminar sang dòng rối – đặc biệt quan trọng khi các nhà sản xuất xem xét để cải thiện cấu hình và tính toán lực cản trong cùng 1 lần tính toán và trong việc xác định lực nâng tối đa cho việc cất cánh và hạ cánh. Sự tách biệt sẽ xảy ra sớm hơn – ở góc tác động thấp hơn – nếu lớp biên là dòng laminar thay vì dòng rối. Các mô phỏng đưa ra giả định toàn bộ là dòng chảy rối thường cung cấp các dự báo không an toàn về lực nâng sản sinh ra ở các góc tác động cao.

Phần mềm của ANSYS cũng cho phép các kỹ sư dự đoán các ảnh hưởng đàn hồi không khí với khoang bên ngoài kết hợp giữa CFD và FEA, đây là một xem xét cần thiết cho thiết kế của các hệ thống nâng trên cao với cánh tải lớn.

Việc mô phỏng máy bay trực thăng và máy bay chạy bằng cánh quạt trở nên nhanh chóng và dễ dàng hơn với mô hình cánh quạt ảo (dựa trên lý thuyết phần tử cánh) để tính toán tác động của thời gian trung bình của chênh áp/ chênh lêch vận tốc sinh ra bởi đĩa quay trực thăng. Mô phỏng thời gian chính xác cũng có thể được thực hiện bằng cách sử dụng tính năng lưới trượt mà trong đó một miền quay bên trong các miền khác.

Những chuyển động phức tạp hơn của thân máy bay cần đến việc thay đổi và làm biến dạng các tính năng lưới, chẳng hạn như để mô phỏng sự phân chia bộ nhớ hoặc sự va đập của các cánh phương tiện vi khí bị đàn hồi không khí. Những tiến bộ gần đây thay đổi toàn bộ lưới của lớp biên để có được hiệu quả tính toán cao.

Tiếng ồn khí động lực

Tiếng ồn chính là sản phẩm phụ của máy bay, và việc giảm thiếu nó là một mục tiêu thiết kế/kỹ thuật lớn. Tiếng ồn bên ngoài có thể gây ra các vấn đề làm ảnh hưởng đến những người trên mặt đất, trong khi tiếng ồn bên trong máy bay có thể khiến mất đi một lượng lớn hành khách và những người phải làm việc xung quanh tiếng ồn liên tục.

Các bộ phận của máy bay tạo ra nhiều tiếng ồn – càng hạ cánh và cánh liệng – cũng là những bộ phận làm ảnh hưởng đến khí động lực học chung. Để tuân thủ các quy định của chính phủ về mức độ tiếng ồn, các nhà sản xuất đang tìm kiếm các phương pháp giảm thiểu tính không ổn định được sinh ra khi các hệ thống này được gắn vào máy bay.

Phần mềm ANSYS CFD được sử dụng nhằm cải thiện khí động học cho các phương tiện. Chúng cũng được ứng dụng để giảm các tải không ổn định khi các cửa đang mở. Các thiết kế về sai phân giữa bị chặn duy trì độ chính xác cao mà không cần đến rung lắc giả bằng cách sử dụng đủ cuộn dây trên để làm ổn định phương pháp số học. Phần mềm tân tiến kết hợp giữa CFD và Mechanical cho phép tính toán trực tiếp các phản hồi của bộ nhớ tới các tải không ổn đinh. Phương pháo Fowcs-Williams Hawking cho phép dự báo tiếng ồn trường xa được cảm nhận bởi các nhà quan sát từ xa vượt ra khỏi phạm vi của miền tính toán.

Thử nghiệm một bộ phận của máy bay và sau đó tiếp tục với từng bộ phận khác là công việc tốn kém về thời gian và chi phí. Các phần mềm của ANSYS đưa ra một loạt các công cụ mạnh mẽ có thể mang lại cho kỹ sư khả năng làm việc liên tục thông qua các giải pháp, giảm thiểu tối đa các thử nghiệm vật lý cần thiết.


Lược dịch: Ms. Nguyễn Thị Hồng & Ths. Đinh Văn Quyết - Advantech, Jsc.

Làm ơn ghi rõ "Nguồn Advantech, Jsc." hoặc "Theo www.advantech.vn" nếu bạn muốn phổ biến thông tin này

TUYỂN DỤNG

LIÊN HỆ

VĂN PHÒNG GIAO DỊCH:
C2 lô 20, KĐTM Định Công, Quận Hoàng Mai, Hà Nội
Tel: (84-24)39 727 464 Fax: (84-24)39 727 464
Email: info@advantech.vn

HỖ TRỢ KỸ THUẬT:
Email: support@advantech.vn

Họ tên
E-Mail