Nghiên cứu chế tạo cân lực khí động dùng trong ống khí động

Hội nghị Khoa học trẻ lần 3 năm 2021 (YSC2021) – IUH

Ngày 05-06/8/2021 ISBN: 978-604-920-123-3

© 2021 Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh 33

ID: YSC3F.204

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÂN LỰC KHÍ ĐỘNG DÙNG TRONG ỐNG KHÍ ĐỘNG

NGUYỄN TRƯỜNG GIANG 1

, CHÂU THANH PHƯƠNG BÌNH 1

,

HUỲNH HỮU HIỆP 1

, BÙI CHẤN HUY 1

1 Khoa Công Nghệ Động Lực, Trường Đại học Công Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh

[email protected]

Tóm tắt. Lực khí động lực học là một trong những nguyên nhân ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của

vật thể. Bài báo này trình bày phương pháp thiết kế và chế tạo cân khí động lực học nhằm xác định các lực

khí động tác dụng lên vật thể khi chuyển động trên đường thông qua kết hợp các cảm biến tải trọng. Bài

báo nghiên cứu sử dụng ba cảm biến tải trọng với thiết kế hình chữ U giúp đo được ba lực tác dụng lên xe

đó là lực cản, lực nâng, lực bên. Thông qua chương trình tính toán được thực hiện bằng mạch xử lý Arduino

và xuất các thông số ra màn hình. Kết quả, cân khí động lực học xác định được các lực khí động tác dụng

lên vật thể. Kết quả nghiên cứu là mô hình cân khí động lực học có thể ứng dụng để phân tích mối liên quan

giữa hình dáng vật thể với vận tốc chuyển động.

Từ khóa. Khí động lực học, cân khí động lực học, ống khí động, cảm biến lực.

DESIGN OF AERODYNAMICS FORCES BALANCE FOR WIND TUNNEL

Abstract. Aerodynamic force is one of the causes affecting the ability of an object to move. This paper

presents a method of designing and manufacturing an aerodynamic balance to determine the impact of the

aerodynamic forces on an object when moving on the road through a combination of load cells. The study

uses three load cells with a U-shaped design to help measure three forces acting on the vehicle: drag, lift,

and lateral force. Through the calculation program made by the Arduino processing circuit and output the

parameters to the screen. As a result, the aerodynamic balance determines the aerodynamic forces acting

on the object. The result of this study is that the aerodynamic scale model can be applied to analyze the

relationship between the shape of an object and the speed of motion.

Keywords. Aerodynamics, force balance, wind tunnel, loadcell.

1 GIỚI THIỆU

Cân khí động là một thiết bị dùng để nghiên cứu đo đạc lực do các dòng khí gây ra khi xe chuyển động, là

một phần không thể thiếu trong quá trình phát triển ngành ô tô. Cân khí động lực có tác dụng đo lực mà các

dòng khí tác động lên xe khi xe chuyển động, thông qua đó tạo được thiết kế hình dạng xe tối ưu. Cân khí

động lực học đã được nghiên cứu gần đây bởi các tác giả ngoài nước như: Tác giả González cùng cộng sự

[1] đã thực hiện chế tạo thiết bị khuếch đại tín hiệu đầu ra của các cảm biến lực và hiện thị kỹ thuật số các

giá trị đo được. Tác giả Post cùng cộng sự [2] đã thiết kế cân đo lực khí động với hai cảm biến lực được sử

dụng để đo lực nâng và lực cản. Đồng thời nhóm tác giả sử dụng một mô tơ dùng để thay đổi góc tấn của

mô hình thí nghiệm. Kết quả, cân khí động lực học hai thành phần đo được các lực khí động với độ chính

xác trong giới hạn cho phép. Tác giả Bueno đã lập trình và sử dụng mạch điều khiển Arduino để xác định

các lực khí động tác dụng lên mô hình thông qua các cảm biến lực đồng thời xác định các hằng số hiệu

chỉnh trong mỗi cảm biến lực nhằm tăng độ chính xác của cân trong quá trình đo lực. Tác giả Tomin cùng

cộng sự [4] đã sử dụng mạch điều khiển Arduino, các tấm acrylic, mô tơ servo và thanh nhôm để chế tạo

cân khí động. Kết quả, nhóm tác giả đã giới thiệu cách thức chế tạo mô hình và tiến hành thử nghiệm đo

lực khí động. Đối với các nghiên cứu trong nước, tác giả Nguyễn Hải Dương [5] đã chế tạo cân khí động

lực học ba thành phần. Kết quả, lực khí động trên hình dạng cánh NACA 4412 được xác định bởi cân sai

lệch so với giá trị tham khảo [6] là 5%.

Hiện nay nghiên cứu chế tạo cân khí động lực học phục vụ công tác đào tạo còn hạn chế. Trong bài báo