Báo cáo bài tập lớn – đề 4 bộ môn phương pháp số trong cơ học chất lỏng

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN – ĐỀ BỘ MÔN: PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG CƠ HỌC CHẤT LỎNG Giảng viên hướng dẫn: TS LƯU HỒNG QUÂN Nhóm 1: Phạm Trung Dũng – 20186039 Vũ Duy Nam – 20191579 Nguyễn Huy Hùng – 20171380 Hà Nội, 2022 MỤC LỤC ĐỀ MỤC I) ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 1.2 1.3 Đối tượng nghiên cứu Lý lựa chọn Review 2.1 2.2 2.3 Mơ hình hình học Mơ hình lưới Phương pháp giải 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Góc hình nêm 15 độ Góc hình nêm 20 độ Góc hình nêm 25 độ Góc hình nêm 30 độ Xử lí kết Giải thích tượng Nhận xét II) PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG III) PHÂN TÍCH KẾT QUẢ IV) TÀI LIỆU THAM KHẢO TRANG 2 5 13 13 15 16 18 19 24 25 26 I) ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Đối tượng nghiên cứu - Đặc tính khí động dịng khí với tốc độ âm (M=3) qua nêm - Xét ảnh hưởng góc hình nêm tới dịng khí 1.2 Lý chọn đề tài - Xã hội ngày phát triển, người ngày muốn đạt thành tựu khoa học mới, để nhanh q trình tiến hóa, số đó, phải kể đến khả di chuyển siêu tốc, từ tạo loại tên lửa, máy bay siêu máy bay chở khách Concorde (M=2,02), máy bay trinh sát chiến lược Blackbird (M=3), tên lửa chống tàu siêu vượt âm Zircon (M=8), Concorde, M=2,02 , 1976, thành tựu hợp tác phủ Anh Mỹ Lockheed SR71-Blackbird, M=3, 1966, Mỹ 3M22 Zircon, M=5~9, 2017, Nga - Vì vậy, nghiên cứu dịng khí siêu thanh, cụ thể đề nhóm lần đặc tính khí động dịng khí (M=3) qua nêm bước đầu để nhóm hiểu tượng xảy vật thể (nêm) di chuyển với tốc độ vượt âm khơng khí 1.3 Review - Phạm Trung Dũng: Mơ phỏng, setup điều kiện, xử lí kết quả, lập word báo cáo kết - Vũ Duy Nam: Mô phỏng, xử lí kết quả, đánh giá kết - Nguyễn Huy Hùng: Mơ phỏng, giải thích tượng, báo cáo word powerpoint II) PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 2.1 Mơ hình hình học Các kích thước mơ hình nêm miền bao Thêm line from sketch trước nêm tạo Projection cho Đặt tên cạnh 2.2 Mơ hình lưới Sử dụng face meshing body sizing cho toàn miền bao Kích thước lưới: 5.e-002m, Behavior: Soft Số phần tử: 4698, Số nút: 4838 2.3 Phương pháp giải - Tại General chọn Solver type: Solver type: Density-Based - Tại Models>Energy>Bật: Models>Energy>On - Cũng Models, chọn mơ hình rối Laminar (Laminar Flow: hay gọi dòng chảy tầng, luồng khơng khí di chuyển theo hướng với tốc độ không đổi, luồng khơng khí bị cắt ngang, với dạng dòng chảy đề bài): - Chạy với 1000 vòng lập: 12 - Kết quả: III) PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 3.1 Góc hình nêm 15 độ: 13 - Áp suất: - Nhiệt độ: - Vecto vận tốc: 14 3.2 Góc hình nêm 20 độ: - Áp suất: - Nhiệt độ: 15 - Vecto vận tốc: 3.3 Góc hình nêm 25 độ: - Áp suất: 16 - Nhiệt độ: - Vecto vận tốc: 17 3.4 Góc hình nêm 30 độ: - Áp suất: - Nhiệt độ: 18 - Vecto vận tốc: 3.5 Xử lí kết quả: 19 - Cơng thức tính tốn lý thuyết cho sóng va xuất dịng khí với vận tốc âm qua nêm cho sau: - Trong tập này, nhóm sử dụng cơng thức để tính tốn sai số lý thuyết mơ phỏng, từ đánh giá kết mơ thực có đáng tin cậy hay khơng 3.5.1 Góc hình nêm 15 độ: Tham số đầu vào: p = 1atm T = 300 K a = 15 độ 20 γ = 1.4 Áp dụng công thức trên, ta có: cos( s ) = 0.846 => s = 32.22 độ M = 2.258 M 2.258 8.031 => M = = 0.75267 (Mô phỏng: 10.41 = 0.7715) T 4.217 = 1.3876 (Mô phỏng: = 1.40567) T 15 15 15 15 15 p 15 p0 = 2.8182 (Mô phỏng: 2.923 1.013 = 2.88549) Đánh giá sai số mô phỏng/lý thuyết độ tin cậy: 0.7715−0.75267 ε = 0.75267 100% = 2.4977% 1.40567−1.3876 ε = 100% = 1.3022% 1.3876 2.88549−2.8182 ε = 100% = 2.3977% 2.8182 vận tốc ( 15 ) nhiệt độ ( 15 ) áp suất ( 15 ) => Nhận thấy sai số s = 37.81 độ M = 1.9878 M 1.9878 7.3092 => M = = 0.6626 (Mô phỏng: 10.41 = 0.7021) T 4.742 = 1.5611 (Mô phỏng: = 1.5807) T 20 20 20 20 20 p 20 p0 = 3,7795 (Mô phỏng: 4.032 1.013 = 3.9803) Đánh giá sai số mô phỏng/lý thuyết độ tin cậy: 0.7021−0.6626 ε = 6626 100% = 5.9663% 1.5807−1.5611 ε = 1.5611 100% = 1.2555% 3.9803−3.7795 ε = 3.7795 100% = 5.3129% vận tốc ( 20 ) nhiệt độ ( 20 ) áp suất ( 20) => Nhận thấy sai số s = 44.19 độ 25 25 22 = 1.5837 M 1.5837 5.7317 => M = = 0.5279 (Mô phỏng: 10.41 = 0.5506) T 5.458 = 1.7629 (Mô phỏng: = 1.8193) T M 25 25 25 p 25 p0 = 4.9349 (Mô phỏng: 5.103 1.013 = 5.0375) Đánh giá sai số mô phỏng/lý thuyết độ tin cậy: 0.5506−0.5279 ε = 0.5279 100% = 4.3% 1.8193−1.7629 ε = 7629 100% = 3.1993% 5.0375−4.9349 ε = 4.9349 100% = 2.079% vận tốc ( 25 ) nhiệt độ ( 25 ) áp suất ( 25) => Nhận thấy sai số s = 52.05 độ M = 1.4034 30 30 30 23 => T 30 T0 p 30 p0 M 30 M0 4034 5.1384 = = 0.4678 (Mô phỏng: 10.41 = 0.4936) = 2.0078 (Mô phỏng: 6.275 = 2.0917) = 6.3623 (Mô phỏng: 6.98 1.013 = 6.8904) Đánh giá sai số mô phỏng/lý thuyết độ tin cậy: 4936−0.4678 ε = 4678 100% = 5.5152% 2.0917−2.0078 ε = 2.0078 100% = 4.1787% 6.8904−6.3623 ε = 6.3623 100% = 8.3005% vận tốc ( 30 ) nhiệt độ ( 30 ) áp suất ( 30 ) => Nhận thấy sai số T 30 T0 p 30 p0 M 30 M0 40 34 5.13 84 = = 0 .46 78 (Mô phỏng: 10 .41 = 0 .49 36) = 2.0078 (Mô phỏng: 6.275 = 2.0917) = 6.3623 (Mô phỏng: 6.98 1.013 = 6.89 04) Đánh giá sai số mô... lập word báo cáo kết - Vũ Duy Nam: Mơ phỏng, xử lí kết quả, đánh giá kết - Nguyễn Huy Hùng: Mô phỏng, giải thích tượng, báo cáo word powerpoint II) PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG 2.1 Mơ hình hình học Các... meshing body sizing cho tồn miền bao Kích thước lưới: 5.e-002m, Behavior: Soft Số phần tử: 46 98, Số nút: 48 38 2.3 Phương pháp giải - Tại General chọn Solver type: Solver type: Density-Based - Tại