Ứng dụng của phương trình Bernoulli – Ống Pitot

Hình 1.1: Ống Pitot được lắp trên thân của máy bay.⁽¹⁾

Hình 1.2: Ống Pitot được sử dụng trên xe đua.⁽²⁾

Ứng dụng của ống Pitot

Ống Pitot là thiết bị dùng để vận tốc cục bộ của dòng chất lỏng. Ống Pitot thường được gắn trên các máy bay như hình 1.1. Nó còn được sử dụng trong các ống khí động, phong kế, xe đua (hình 1.2),…

Nguyên lý hoạt động

Ống Pitot được đặt vào dòng chất lỏng sao cho đầu dò đặt song song với hướng dòng chảy. Một phần chất lỏng đi vào ống rò (màu trắng) được dùng để đo áp suất tổng $\mathrm{p_t}$ và một phần chất lỏng chuyển động song song với miệng ống được dùng để đo áp suất tĩnh $\mathrm{p_s}$ (màu vàng).

Hình 2: Nguyên lý hoạt động của ống Pitot. ⁽³⁾

Một số giả thiết được sử dụng trong lập luận dưới đây:

Dòng chất lỏng không nén được
Ảnh hưởng của trường trọng lực không đáng kể
Dòng chất lỏng không nhất
Dòng chất lỏng dừng
Dòng chất lỏng có vận tốc đồng nhất tại vô cùng.
Dòng chất lỏng không xoáy

Sự khác biệt giữa áp suất tổng $\mathrm{p_t}$ và áp suất tĩnh $\mathrm{p_s}$ được dùng để xác định vận tốc của máy bay. Để dẫn ra được công thức về vận tốc của máy bay, phương trình Bernoulli được sử dụng:

$\mathrm{{p_t} = {p_s} + \frac{1}{2}\rho {V^2}}$

(1)

Số hạng $\mathrm{{\rho V^2}/{2}}$ tồn tại trong phương trình (1) được gọi là áp suất động. Từ phương trình (1), ta rút ra được vận tốc như sau:

$\mathrm{V = \sqrt {\frac{{2\left( {{p_t} - {p_s}} \right)}}{\rho }} }$

(2)

Bài tập ứng dụng

Bài tập 1: Một máy bay bay ở mực nước biển chuẩn. Áp suất đọc bởi ống Pitot đặt tại mép cánh là $\mathrm{1.049 \times 10^5 N/m^2}$ . Xác định vận tốc của máy bay?⁽⁴⁾

Lời giải

Áp suất tại mực nước biển chuẩn là $\mathrm{1 atm = 1.01325 \times 10^5 N/m^2}$ và cũng là áp suất tĩnh $\mathrm{p_s}$ . Giá trị mà ống Pitot đọc được là áp suất tổng $\mathrm{p_t=1.049 \times 10^5 N/m^2}$ . Từ công thức (), vận tốc của máy bay được xác định như sau:

$\mathrm{V = \sqrt {\frac{{2\left( {{p_t} - {p_s}} \right)}}{\rho }} = \sqrt {\frac{{2\left( {1.049 - 1.01325} \right) \times {{10}^5}}}{{1.225}}} \approx {\rm{76}}{\rm{.4}}{m}/{s}}$

Bài tập 2: Một ống Pitot trên một máy bay đang bay ở mực nước biển chuẩn đo được áp suất là $\mathrm{1.07 \times 10^5 N/m^2}$ . Tại một vị trí trên cánh máy bay, vận tốc đo được là $\mathrm{V_s=130 m/s}$ . Hãy xác định: ⁽⁵⁾

Vận tốc của máy bay $\mathrm{V}$
Xác định hệ số áp suất tại điểm trên cánh máy có vận tốc.

Lời giải

Từ công thức (2), ta dễ dàng xác định được vận tốc của máy bay:

$\mathrm{V = \sqrt {\frac{{2\left( {{p_t} - {p_\infty }} \right)}}{\rho }} = \sqrt {\frac{{2\left( {1.07 - 1.01325} \right) \times {{10}^5}}}{{1.225}}} \approx {\rm{96}}{\rm{.25}}m/s}$

Hệ số áp suất

$\mathrm{C_p = 1 - \frac{{V_s^2}}{{{V^2}}} = 1 - \frac{{{{130}^2}}}{{{{96.25}^2}}} \approx - 0.824}$

———————————– * * * ———————————–

Nguồn:

https://www.airteamimages.com/pics/100/100560_big.jpg
https://cdn.instructables.com/FBF/FG8D/IYGFQD3J/FBFFG8DIYGFQD3J.LARGE.jpg
http://www.formula1-dictionary.net/Images/pitot_tube_diagram.png
Example 3.7, Fundamentals of aerodynamics, John D.Anderson, Jr, 5th edition.
Problems 3.6, 3.7, Fundamentals of aerodynamics, John D.Anderson, Jr, 5th edition.
https://i.stack.imgur.com/Qmywd.jpg

Sign up for Newsletter

Khí động lực học (Aerodynamics)

Ứng dụng của phương trình Bernoulli – Ống Pitot

Bài viết cùng chuyên mục

Trên tay Logitech Flight Yoke System: cần lái tập lái máy bay tại nhà

Cấu hình để chơi mượt Flight Simulator 2020? Cần những gear gì?

Bản vẽ F22 Raptor flat

Bản vẽ X-schuttle

Bản vẽ Polaris Scale

Bản vẽ BD-5

Bản vẽ SU31 Flat

Bản vẽ Su37 Flat

Trả lời Hủy