BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIẾT NAM
KHOA KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÀNG
KHÔNG 1
LỚP HỌC PHẦN 011100139603
NHÓM 1
TÊN ĐỀ TÀI
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN :
SINH VIÊN
MSVV
Đặng Duy Khoa
Ngô Văn Huy
Nguyễn Tấn Thành
Phùng Thị Giang
Ngô Văn Sơn
Diệp Lê Phước Thịnh
Thành phố Hồ Chính Minh – tháng năm
LỚP
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIẾT NAM
KHOA KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM HÀNG
KHÔNG 1
LỚP HỌC PHẦN 011100139603
NHÓM 1
TÊN ĐỀ TÀI
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN :
SINH VIÊN
MSVV
Đặng Duy Khoa
Ngô Văn Huy
Nguyễn Tấn Thành
Phùng Thị Giang
Ngô Văn Sơn
Diệp Lê Phước Thịnh
Thành phố Hồ Chính Minh – tháng năm
LỚP
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Lưu
Văn Thuần - Giảng viên khoa Kỹ thuật Hàng không và thầy Lê Huỳnh Đức –
Trợ giảng khoa Kỹ thuật Hàng không đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn và hỗ
trợ chúng tôi trong quá trình thực hiện thí nghiệm cũng như hoàn thành báo cáo
này. Nhờ sự chỉ dẫn tận tâm của các thầy, chúng tôi đã có cơ hội tiếp cận và
hiểu sâu hơn các kiến thức về hàng không một cách thực tế và sâu sắc.
Bên cạnh đó, chúng tôi cũng gửi lời cảm ơn đến phòng thí nghiệm của khoa Kỹ
thuật Hàng không và các anh chị đã tạo ra hầm gió qua đó tạo điều kiện thuận
lợi về trang thiết bị đầy đủ để nhóm có thể tiến hành thí nghiệm một cách hiệu
quả.
Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn các thành viên trong nhóm đã luôn hợp tác,
hỗ trợ lẫn nhau để hoàn thành báo cáo một cách tốt nhất. Song trong quá trình
tìm hiểu và làm báo cáo dù đã có nhiều cố gắng nhưng chúng tôi vẫn còn nhiều
hạn chế, kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy để hoàn thiện hơn
về mọi mặt.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan báo cáo thí nghiệm nghiệp này là công trình nghiên cứu của
bản thân, được đúc kết từ quá trình học tập và nghiên cứu thực tiễn trong thời
gian qua. Các thông tin và số liệu được sử dụng trong báo cáo thí nghiệm nghiệp
này là hoàn toàn trung thực.
Thành phố Hồ Chí Minh năm 2025
Người cam đoan
2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Tiêu chí
Điểm số
Điểm Chữ
Trình bày
Nội dung
Phản biện
Tổng điểm
TpHCM, ngày ….. tháng …… năm ……
Giáo viên hướng dẫn
(Ký tên và ghi rõ họ tên)
3
MỤC LỤC
4
LỜI NÓI ĐẦU
Trong lĩnh vực hàng không và khí động học, việc nghiên cứu dòng chảy qua
cánh (airfoil) đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và tối ưu hóa hiệu suất
của các phương tiện bay. Thông qua thí nghiệm quan sát dòng chảy qua airfoil,
hình trụ, và ô tô trong hầm gió giúp chúng ta hiểu rõ hơn về các hiện tượng khí
động học như lực nâng, lực cản, dòng chảy và sự hình thành của xoáy.
Bằng cách sử dụng hầm gió để mô phỏng các điều kiện thực tế, chúng tôi tiến
hành quan sát và phân tích dòng khí khi đi qua bề mặt airfoil ở các góc tấn khác
nhau cũng như là qua hình trụ và ô tô. Thí nghiệm này không chỉ giúp củng cố
kiến thức lý thuyết mà còn cung cấp những dữ liệu thực nghiệm quan trọng
phục vụ cho nghiên cứu và ứng dụng trong ngành hàng không.
Báo cáo này sẽ trình bày chi tiết về quá trình thí nghiệm, phương pháp đo lường,
kết quả thu được và mô phỏng thí nghiệm bằng CFD. Chúng tôi hy vọng rằng
các kết luận rút ra từ thí nghiệm này sẽ không chỉ củng cố nền tảng lý thuyết
mà còn cung cấp dữ liệu thực nghiệm hữu ích cho các nghiên cứu và ứng dụng
trong tương lai.
5
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Thí nghiệm nhằm phân tích sự tương tác giữa dòng khí và các vật thể như
airfoil, hình trụ và ô tô trong hầm gió. Qua đó, nghiên cứu lực nâng, lực cản,
sự tách dòng và nhiễu động khí động, giúp hiểu rõ hơn về các nguyên lý khí
động học và ứng dụng thực tiễn trong thiết kế hàng không.
1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Thí nghiệm này tập trung vào việc quan sát và phân tích dòng khí khi đi qua
các vật thể có hình dạng khác nhau, gồm airfoil, hình trụ và ô tô trong hầm gió.
Đối với airfoil, nghiên cứu nhằm đánh giá sự hình thành lực nâng, lực cản và
ảnh hưởng của góc tấn đến dòng khí. Hình trụ được xem xét để phân tích hiện
tượng tách dòng, xoáy khí và lực cản khí động. Trong khi đó, ô tô là đối tượng
nghiên cứu quan trọng để đánh giá tác động của dòng khí lên thiết kế xe, đặc
biệt là khả năng giảm lực cản khí động và cải thiện hiệu suất vận hành. Thí
nghiệm này giúp hiểu sâu hơn về nguyên lý khí động học và cung cấp dữ liệu
thực nghiệm hỗ trợ thiết kế và tối ưu hóa các phương tiện giao thông.
1.3. Phương pháp nghiên cứu
Thí nghiệm sử dụng hầm khói để mô phỏng dòng chảy, giúp quan sát trực tiếp
các hiện tượng khí động học quanh airfoil, hình trụ và ô tô. Dòng khói được tạo
ra để hiển thị rõ trạng thái dòng chảy, hỗ trợ việc theo dõi sự thay đổi khi điều
chỉnh các thông số như vận tốc và góc tấn. Dữ liệu thu được được ghi hình để
phục vụ phân tích, đối chiếu với lý thuyết khí động học, tính toán các thông số
như số Reynolds, lực nâng và lực cản nhằm đánh giá độ chính xác và hiệu suất
khí động của các vật thể trong hầm gió.
1.4. Kết cấu của báo cáo
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Một số nghiên cứu liên quan đến thí nghiệm
Một số nghiên cứu về biên dạng cánh Airfoil:
Nghiên cứu về đặc tính khí động lực học của cánh (NACA Airfoil Series).
6
Nghiên cứu về cánh siêu tới hạn (Supercritical Airfoils).
Nghiên cứu về ảnh hưởng của biên dạng cánh tới lực nâng và lực cản.
2.2. Các khái niệm lý thuyết liên quan đến vấn đề nghiên cứu
Khái niệm về dòng chảy qua cố thể là dòng dịch chuyển của chất lưu xung
quanh cố thể. Có 2 loại: dòng tầng và dòng rối.
Khái niệm về dòng tầng: là dòng chảy mà trong đó chất lỏng (khí) di chuyển
thành từng lớp, không có sự hòa trộn và không có các xung động (nghĩa là thay
đổi vận tốc và áp suất nhanh và hỗn loạn)
Khái niệm về dòng rối: là một chế độ dòng chảy đặc trưng bởi những thay đổi
hỗn loạn của áp suất và vận tốc dòng chảy. Ngược lại với dòng chảy tầng, dòng
chảy rối liên quan số Reynolds cao, trong đó lực quán tính lớn hơn nhiều so với
lực nhớt.
Khái niệm về lực nâng cánh: là lực tác dụng lên cánh theo hướng vuông góc
với hướng chuyển động của dòng, sinh ra do phân bố áp suất trên bề mặt cánh.
Khái niệm về lực cản cánh: là lực tác dụng lên cánh theo hướng ngược với vận
tốc dòng, sinh ra do ma sát, độ nhớt,…
Khái niệm về góc tấn (AoA: angle of attack): là góc hợp bởi hướng của dòng
lưu chất và dây cung (c) cánh.
Số Reynolds (Re): một đại lượng vô thứ nguyên được sử dụng trong cơ học
chất lưu thể hiện đặc trưng của dòng chảy. Nó biểu thị tỷ lệ giữa lực quán tính
và lực nhớt của dòng chảy.
Vận tốc dòng: đại lượng véc-tơ có hướng, thể hiện tốc độ di chuyển của lưu
chất tại một điểm hoặc một vị trí cụ thể trong dòng chảy
2.3. Các phần mềm/ công cụ hỗ trợ sử dụng trong thí nghiệm
2.3.1. Phần mềm mô phỏng số CFD
Phần mềm được sử dụng trong thí nghiệm là phần mềm mô phỏng số động học
chất lưu CFD (Computational Fluid Dynamic). CFD là phần mềm mô phỏng
các chuyển động của các chất lưu (chất lỏng hoặc chất khí).
Nguyên lí của CFD là dựa trên các lí thuyết của ngành vật lí động học chất lưu,
cụ thể, chuyển động của các chất lưu chịu sự chi phối của hệ hai phương trình
7
chính, đó là phương trình bảo toàn khối lượng và phương trình bảo toàn động
lượng (Phương trình Navier- Stokes).
Hình 2.1. Vật thể được mô phỏng trên phần mềm CFD
2.3.2. Thiết bị hầm khói (Wind Tunnel)
Hầm khói là thiết bị với khả năng trực quan hóa dòng lưu chất qua vật thể bằng
cách kết hợp khói trắng (từ sự bay hơi của dầu).
Hình 2.2 Thiết kế hầm khói
8
Hình 2.3. Hầm khói trong thí nghiệm thực tế
Cấu tạo gồm 9 phần chính :
Lối vào (Inlet): nơi hút dòng khí từ môi trường vào hầm khói.
Mạng tổ ong (Honey comb): loại bỏ các dòng xoáy nhỏ, giảm nhiễu loạn giúp
dòng khí ổn định, tạo trường vận tốc đồng đều trước khi vào vùng thử nghiệm.
Lưới lọc (Screen): ngăn mảnh vụn, dị vật từ môi trường lọt vào hầm khói. Giảm
hơn nữa sự nhiễu loạn, tạo dòng khí mượt, sạch và đồng nhất giúp mô phỏng
chính xác hơn.
Ống thu (Contraction cone): với lưu lượng dòng khí không đổi, thu hẹp diện
tích lối vào để tăng vận tốc dòng khí tới vùng thử nghiệm.
Vùng thử nghiệm (Test section): nơi đặt mô hình để quan sát, đo lường các hiện
tượng khí động học.
Ống phân kỳ (Diffuser): với lưu lượng dòng khí không đổi, mở rộng diện tích
lối ra để giảm vận tốc và động năng của dòng khí.
Lưới an toàn (Safety net): ngăn các mảnh vụn dị vật bất thường để bảo vệ quạt
hút, đảm bảo an toàn vận hành.
9
Quạt hút (Fan): để tránh dòng xoáy, rối ở phía sau quạt thổi, việc sử dụng quạt
hút kết hợp với cấu trúc mạng tổ ong ở lối vào tạo nên dòng khí qua vùng thử
nghiệm ổn định, đồng đều và dễ quan sát.
Lối ra (Exit): nơi dòng khí từ hầm gió được thổi ra ngoài môi trường.
2.3.3. Thiết bị hỗ trợ khác
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MÔ HÌNH
3.1. Biên dạng cánh NACA 0015
3.1.1. Giới thiệu NACA 0015
Trong bài nghiên cứu, biên dạng cánh được sử dụng là NACA 0015 được thiết
kế bởi Ủy ban Quốc gia về Hàng không Hoa Kỳ (NACA) của Hoa Kỳ - tiền
thân của NASA.
Hình 3.1. NACA0015 Airfoil 3D CAD Mode
Biên dạng cánh NACA 0015 có tính đối xứng, số 00 biểu thị rằng không có độ
cong. Số 15 biểu thị rằng cánh máy bay có tỉ lệ độ dày trên chiều dài dây cung
là 15%, tức độ dày bằng 15% chiều dài.
3.1.2. Số liệu về NACA 0015
Độ dày lớn đa là 15% (0.15c) tại 30% dây cung (0.30c).
Độ cong tối đa là 0% (0.00c) tại 0% dây cung (0.00c).
10
Hình 3.2. Các thông số của Airfoil NACA0015 theo mẫu của NASA
NACA 0015 được sử dụng trong thí nghiệm có chord line với kích thước 14cm.
3.1.3. Thiết kế, mô phỏng biên dạng cánh NACA 0015 trên CFD
3.2. Hình trụ tròn
3.2.1. Giới thiệu hình trụ tròn
Hình trụ là một loại hình học không gian cơ bản được
giới hạn bởi mặt trụ và hai đáy là hai đường tròn bằng
nhau.
Hình trụ được sử dụng rộng rãi trong đời sống với nhiều
ứng dụng khác nhau:
Ứng dụng trong ngành xây dựng: cột trụ bê tông, ống
dẫn nước,...
Ứng dụng trong ngành tàu thủy: cánh buồn hình trụ, ống
cao su,...
Ứng dụng trong ngành hàng không: càng đáp, trục xoay,...
3.2.2. Số liệu về hình trụ tròn
Trong thí nghiệm, hình trụ được sử dụng là loại hình trụ có đường kính 11 cm.
3.2.3. Thiết kế, mô phỏng hình trụ tròn trên CFD
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
4.1. Thiết bị sử dụng : Hầm gió thẳng, máy tạo khói, ống hình trụ có kích
thước phù hợp với không gian thử nghiệm, máy ảnh và máy quay.
4.2. Các bước thực hiện
Bài 1: Dòng qua hình trụ
11
Đặt hình trụ vào vị trí trung tâm trong hầm gió, đảm bảo hình trụ được cố
định chắc chắn.
Kết nối nguồn điện cho quạt để tạo dòng khí.
Bật máy tạo khói và chờ cho máy ổn định trước khi tiến hành thử nghiệm.
Cuối cùng, quan sát hình dạng dòng khói đi qua hình trụ, có thể dùng máy
ảnh và máy quay ghi lại sự chuyển động của dòng khói để phân tích thêm.
4.2.1. Kết quả
Hình 4.1: Dòng khí chảy qua hình trụ
4.2.2. Nhận xét/Đánh giá
Dòng khí uốn cong quanh hình trụ, hình thành vùng tách dòng phía sau.
Một số dao động nhẹ trong dòng chảy có thể được quan sát, tùy thuộc vào vận
tốc và độ ổn định của dòng khí.
Sai số có thể xuất phát từ nhiễu động nền, phương pháp tạo dòng khói, hoặc
điều kiện thí nghiệm chưa hoàn toàn lý tưởng.
Kết quả phù hợp với lý thuyết về dòng chảy qua vật thể trụ trong điều kiện
tương tự.
Bài 2: Dòng qua biên dạng cánh
Đặt biên dạng cánh vào vị trí trung tâm trong hầm gió, đảm bảo hình trụ được
cố định chắc chắn.
Đặt góc tấn của cánh lần lượt tại các giá trị:
.
Kết nối nguồn điện cho quạt để tạo dòng khí.
Bật máy tạo khói và chờ cho máy ổn định trước khi tiến hành thử nghiệm.
Quan sát hình dạng dòng khói đi biên dạng cánh, có thể dùng máy ảnh và máy
quay ghi lại sự chuyển động của dòng khói để phân tích thêm.
12
Lặp lại thí nghiệm cho từng góc tấn.
4.2.3. Kết quả
Hình 4.2: Dòng khí qua góc 0°
Hình 4.3: Dòng khí qua góc 5°
Hình 4.4: Dòng khí qua góc 10°
Góc tấn (
Đặc điểm
dòng khí
Chủ yếu là dòng
tầng.
Vị trí tách dòng
Tách dòng
muộn, gần mép
sau.
13
Hiện tượng
quan sát được
Các đường dòng
chảy mượt,
không bị nhiễu
loạn.
Dòng tầng giảm
dần, bắt đầu có
Tách dòng ở nửa
vùng rối nhỏ ở
sau của cánh.
Bắt đầu xuất
hiện vùng tách
dòng nhỏ.
mép sau.
Hầu như không
Tách dòng ở
còn dòng tầng,
khoảng giữa
xuất hiện dòng
cánh.
rối rõ rệt.
Không còn dòng
(góc tới hạn )
tầng, dòng rối
Dòng chảy tách
rõ, có hiện
tượng thất tốc
nhẹ.
Dòng khí bị tách
Tách dòng gần
hoàn toàn, xuất
đầu cánh.
hiện hiện tượng
chiếm ưu thế.
thất tốc rõ rệt.
Bảng 4.2: Quan sát dòng chảy qua biên dạng cánh của từng góc tấn
4.2.4. Nhận xét/Đánh giá
Dòng khí qua biên dạng cánh có đặc điểm tương tự dòng khí qua hình trụ nhưng
thay đổi tùy theo góc tấn.
Khi góc tấn tăng, vị trí tách dòng có xu hướng thay đổi.
Ở góc tấn lớn, có thể xuất hiện hiện tượng tách dòng sớm ảnh hưởng đến lực
nâng và lực cản.
Góc tấn tới hạn có thể được xác định thông qua sự thay đổi dòng khí quan sát
được.
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN
5.1. Kết quả hoạt động của sản phẩm so với mục tiêu đề ra
5.2. Ưu điểm
Bài thực nghiệm giúp quan sát được gần đúng các đường dòng khi đi qua các
loại vật thể ( Khối trụ tròn, mô hình ô tô, biên dạng cánh,..).
14
Thiết bị đo lường thu thập dữ liệu tương đối chính xác về vận tốc gió trong hầm
gió, điều đó giúp chúng ta có thể hiểu rõ hơn về đặc điểm, tính chất của luồng
không khí và tối ưu hơn trong việc thiết kế.
5.3. Nhược điểm
Trong quá trình làm thực nghiệm, chưa có thể quan sát rõ, và chính xác hình
dạng dòng khí khi đi qua vật thể, do máy tạo khói chưa đạt tới khả năng tạo ra
lượng khói thích ứng.
Thí nghiệm chỉ cho chúng ta thấy được dòng qua vật thể ở vận tốc thấp.
Nguồn sáng khu vực quan sát vật thể chưa đảm bảo, dẫn đến hình dạng dòng
qua vật thể chưa thể hiện rõ để quan sát một cách tối ưu.
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49