ĈҤI HӐC BÁCH KHOA HÀ NӜI LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ Nghiên cӭXÿһc tính thӫy lӵc xâm thӵc dòng 2D tӕFÿӝ cao chҧy bao cánh có chiӅu dҫy vӟi biên dҥng cung trịn bҵng mơ phӓng sӕ NGUYӈ19Ă17+$1+ Thanh.nv211328M@sis.hust.edu.vn Ngành Kӻ thuұWFѫNKtÿӝng lӵc GiҧQJYLrQKѭӟng dүn 1: PGS.TS TrѭѫQJ9LӋt Anh Chӳ ký cӫa GVHD Khoa: &ѫNKtÿӝng lӵc, 7UѭӡQJ&ѫNKtĈҥi hӑc Bách Khoa Hà Nӝi GiҧQJYLrQKѭӟng dүn 2: T6/rĈuQK$QK Chӳ ký cӫa GVHD Khoa: ViӋn Công nghӋ +jQJNK{QJ9NJWUө, 7UѭӡQJĈҥi hӑc Công NghӋĈҥi hӑc Quӕc gia Hà Nӝi HÀ NӜI, 04/2023 CӜNG HÒA XÃ HӜI CHӪ 1*+Ƭ$9,ӊT NAM Ĉӝc lұp ± Tӵ ± Hҥnh phúc BҦN XÁC NHҰN CHӌNH SӰA LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ Hӑ tên tác giҧ luұQYăQ: NguyӉQ9ăQ7KDQK ĈӅ tài luұQYăQ Nghiên cӭXÿһc tính thӫy lӵc xâm thӵc dòng 2D tӕFÿӝ cao chҧy bao cánh có chiӅu dҫy vӟi biên dҥng cung trịn bҵng mô phӓng sӕ Chuyên ngành: &ѫNKtÿӝng lӵc Mã sӕ HV: 20211328M Tác giҧ1JѭӡLKѭӟng dүn khoa hӑc HӝLÿӗng chҩm luұQYăQ[iFQKұn tác giҧ ÿm sӱa chӳa, bә sung luұQYăQWKHRELrQEҧn hӑp HӝLÿӗng ngày 26/04/2023 vӟi nӝi dung sau: Ĉm WKӕng nhҩW WrQ ÿӅ tài, sӱ dөng thuұt ngӳ ³W~L KѫL [kP WKӵc´ WKD\ FKR ³khoang xâm thӵF´ Ĉm9LӋt hóa tồn bӝ thích tiӃng Anh hình ҧnh, bҧng biӇu ĈmVӱa lӛi soҥn thҧo ĈmFұp nhұt lҥi tài liӋu tham khҧo Ĉmsҳp xӃp lҥi tҩt cҧ phҫQÿiQKVӕ SKѭѫQJ WUuQKFăQOӅ phҧi Ĉm[Xҩt lҥi file ҧnh có chҩWOѭӧng tӕt KѫQ ÿӇ in ҩn ĈmFKӍnh sӱa mӝt sӕ nӝi dung cho phù hӧp vӟi phҥm vi cӫa luұQYăQ 1Jj\WKiQJQăP *LiRYLrQKѭӟng dүn 3*6767UѭѫQJ9LӋt Anh 76/rĈuQK$QK CHӪ TӎCH HӜ,ĈӖNG Tác giҧ luұn YăQ KS NguyӉQ9ăQ7KDQK LUҰ19Ă1 THҤ&6Ƭ.+2$+ӐC Hӑ tên hӑc viên: NguyӉQ9ăQ7KDQK Ngành: &ѫNKtÿӝng lӵc HӋ: Thҥc sƭ khoa hӑc Khóa: 2021A Hӑ YjWrQJLiRYLrQKѭӟng dүn 1: PGS.TS 7UѭѫQJ9LӋt Anh Hӑ YjWrQJLiRYLrQKѭӟng dүn 2: TS /rĈuQK$QK 7rQÿӅ tài: Nghiên cӭXÿһc tính thӫy lӵc xâm thӵc dịng 2D tӕFÿӝ cao chҧy bao cánh có chiӅu dҫy vӟi biên dҥng cung trịn bҵng mơ phӓng sӕ Mөc tiêu cӫDÿӅ tài: Xây dӵng ÿһc tính thӫy lӵc xâm thӵc dòng 2D tӕFÿӝ cao chҧy bao cánh có chiӅu dҫy vӟi biên dҥng cung trịn bҵng mơ phӓng sӕ Cө thӇÿѭDUDmӕLWѭѫQJTXDQ giӳDÿһc tính thӫy lӵc xâm thӵc theo góc tӟi, hӋ sӕ xâm thӵc, ÿӝ cong cung, quy luұWÿҳp chiӅu dҫ\WURQJÿLӅu kiӋQGzQJOjGzQJQѭӟc có tӕFÿӝ cao (Re = 106) Nӝi dung cӫDÿӅ tài, vҩQÿӅ cҫQÿѭӧc giҧi quyӃt: 3KѭѫQJ pháp mô phӓng sӕ ÿӇ mơ phӓng dịng chҧy rӕi xâm thӵc chҧy bao cánh 2D ĈѭDUDÿһc tính thӫy lӵc cӫa cách cung tròn chiӅu dҫy hӳu hҥQ FKѭDNӇ ÿӃn hiӋQWѭӧng xâm thӵc) ĈѭD UD ÿһc tính thӫy lӵc cӫa cách cung trịn chiӅu dҫy ÿҳp theo quy luұt ,9*0 FKѭDNӇ ÿӃn hiӋQWѭӧng xâm thӵc) ĈѭDÿһc tính thӫy lӵc xâm thӵc cӫa cách cung tròn chiӅu dҫy ÿҳp theo quy luұt IVGM420 *LiRYLrQKѭӟng dүn (Ký ghi rõ hӑ tên) 3*6767UѭѫQJ9LӋt Anh 76/rĈuQK$QK LӠI CҦ0Ѫ1 Trong q trình thӵc hiӋQÿӅ WjL³1JKLrQFӭXÿһc tính thӫy lӵc xâm thӵc dòng 2D tӕFÿӝ cao chҧy bao cánh có chiӅu dҫy vӟi biên dҥng cung trịn bҵng mơ phӓng sӕ´W{LÿmQKұQÿѭӧc rҩt nhiӅu sӵ JL~Sÿӥ, tҥRÿLӅu kiӋn cӫa tұp thӇ Ban Giám hiӋu, Bӝ phұQĈjRWҥR6DXĈҥi hӑc - 3KzQJĈjRWҥR.KRD&ѫNKtÿӝng lӵc, giҧng viên, cán bӝ phòng, ban chӭFQăQJ7UѭӡQJ&ѫNKtĈҥi hӑc Bách khoa Hà Nӝi Tôi xin bày tӓ lòng cҧPѫQFKkQWKjQKvӅ sӵ JL~Sÿӥ ÿy7{L[LQEj\Wӓ lòng biӃWѫQ sâu sҳc tӟL3*6767UѭѫQJ9LӋW$QKYj76/rĈuQK$QK± nhӳng thҫy giáo trӵc tiӃSKѭӟng dүn tơi hồn thành luұQYăQQj\7{LFNJQJ[LQFKkQWKjQKFҧPѫQĈӅ tài KHCN cҩp DHQGHN, Mã sӕ ÿӅ WjL 4*ÿmKӛ trӧ q trình thӵc hiӋn luұQYăQQj\7{L[LQFKkQWKjQKFҧPѫQJLDÿuQKÿmÿӝng viên, khích lӋ, tҥRÿLӅu kiӋn YjJL~Sÿӥ tơi suӕt q trình thӵc hiӋn hồn thành luұQYăQQj\ TĨM TҲT LuұQYăQWKҥFVƭWUuQKEj\YӅ nӝLGXQJ ³Nghiên cӭXÿһc tính thӫy lӵc xâm thӵc dòng 2D tӕFÿӝ cao chҧy bao cánh có chiӅu dҫy vӟi biên dҥng cung trịn bҵng mô phӓng sӕ´ĈӇ thӵc hiӋn nӝi dung này, tác giҧ nghiên cӭXFiFFѫVӣ lý thuyӃt vӅ dòng chҧy bao, dòng chҧy xâm thӵc, lý thuyӃt vӅ WtQKWRiQ ÿӝng lӵc hӑF OѭX chҩt (CFD), SKѭѫQJ pháp tính tốn cách cung trịn (SKѭѫQJ pháp Voznhexenxki - Pekin), mơ hình sӕ cӫa dòng chҧy rӕi dòng chҧy xâm thӵc 6DXÿy[ây dӵng SKѭѫQJ pháp mơ phӓng dịng chҧy rӕi dòng chҧy xâm thӵc tӕFÿӝ cao chҧy bao biên dҥng cánh 2D 3KѭѫQJ pháp mô phӓng sӕ ÿѭӧc tiӃn hành gӗPFiFEѭӟc sau: TiӃn hành xây dӵng mơ hình hình hӑc, miӅQWtQKWRiQÿiQKJLiKӝi tө OѭӟL[iFÿӏnh mơ hình rӕi, mơ hình xâm thӵc phù hӧp thông qua kiӇm chӭng vӟi thông sӕ thӵc nghiӋm, nghiên cӭu khác có FQJÿLӅu kiӋn dịng vào Sau thӵc hiӋQFiFEѭӟFWUrQYjFyÿѭӧc SKѭѫQJ pháp sӕ phù hӧp, tiӃp tөc tiӃn hành mơ phӓng dịng chҧy qua biên dҥng cánh nghiên cӭu Tҩt cҧ FiFWtQKWRiQÿѭӧc thӵc hiӋn phҫn mӅn Ansys Fluent 19.1 Các kӃt quҧ nghiên cӭu ÿѭӧc tәng hӧp xӱ OêGѭӟi dҥng bҧng biӇXYjÿӗ thӏ KӃt quҧ cӫa luұQYăQSK hӧp vӟi vҩQÿӅ ÿmÿһt KӃt quҧ góp phҫn bә VXQJFѫ sӣ dӳ liӋu cho trình thiӃt kӃ máy cánh dүn, vӯa tính thӵc tiӉn cҩp thiӃWÿyQJ góp cho ngành máy thӫy khí phát triӇQWURQJÿӏQKKѭӟng công nghiӋSKyDÿҩWQѭӟc +ѭӟng phát triӇn tiӃp theo cӫDÿӅ tài (nӃu có) sӁ khҧRViWYjÿiQKJLirӝQJKѫQ vӅ ҧQKKѭӣng cӫa tính chҩt vұt lý cӫa mơi chҩt làm viӋFQKѭQӗQJÿӝ khí hịa tan, nhiӋWÿӝ mơi chҩWÿӃQÿһc tính thӫy lӵFÿһc tính xâm thӵc cӫa cánh 2D Bên cҥQKÿy ӭng dөng kӃt quҧ nghiên cӭXQj\ÿӇ phát triӇn mүu máy EѫP Kѭӟng trөc tӹ tӕc cao nhҵm nâng cao khҧ QăQJFKӕng xâm thӵc chҩWOѭӧng thӫy lӵc cӫa máy Tác giҧ luұQYăQ KS NguyӉQ9ăQ7KDQK MӨC LӨC DANH MӨC HÌNH VӀ DANH MӨC BҦNG 17 DANH MӨC KÍ HIӊU 18 LӠI MӢ ĈҪU 21 &+ѬѪ1*7ӘNG QUAN 1.1 Phҥm vi ӭng dөng cӫa cách cung tròn 1.2 Mӝt sӕ nghiên cӭXQѭӟFQJRjLOLrQTXDQÿӃQÿӅ tài 1.3 Mӝt sӕ nghiên cӭu vӅ SKѭѫQJSKiSP{SKӓng dòng chҧy rӕi chҧy bao biên dҥng cánh 2D 1.4 Mӝt sӕ nghiên cӭu vӅ SKѭѫQJSKiSP{SKӓng dòng chҧy xâm thӵc 1.5 Tính cҩp thiӃt vҩQÿӅ nghiên cӭu cӫDÿӅ tài 1.6 Mөc tiêu cӫa luұQYăQ 1.7 NӝLGXQJFѫEҧn cӫa luұQYăQ 1.8 3KѭѫQJSKiSQJKLrQFӭu 1.9 ĈӕLWѭӧng phҥm vi nghiên cӭu 10 &+ѬѪ1*&Ѫ6Ӣ LÝ THUYӂT 11 2.1 Ĉһc tính thӫy lӵc dịng chҧy bao quanh cánh 2D 11 2.2 Lý thuyӃt dịng chҧy xâm thӵFYjÿһc tính xâm thӵc cánh 2D [39] 11 2.2.1 HiӋQWѭӧng xâm thӵc 11 2.2.2 Xâm thӵc dòng chҧy thӵc 13 2.2.3 HӋ sӕ xâm thӵc ± Cavitation Number 15 2.2.4 Phân loҥi xâm thӵc Hydrofoil 16 2.2.5 Tính chҩt dịng xâm thӵc chҧy bao biên dҥng Hydrofoil 18 2.3 Lý thuyӃt vӅ mô phӓng sӕ ÿӝng lӵc hӑFOѭXFKҩt CFD mơ hình sӕ mơ phӓng hiӋQWѭӧng rӕi xâm thӵc cánh 2D 28 2.3.1 Tәng quan vӅ CFD [40] 28 2.3.2 &ѫVӣ lý thuyӃt tính tốn CFD 30 2.3.3 Các mơ hình rӕi 37 2.3.4 Mơ hình xâm thӵc 43 2.4 3KѭѫQJ SKiS WKLӃt kӃ cánh dҥQJ ÿѭӡQJ QKkQ FXQJ WUzQ WURQJ EѫP Kѭӟng trөc SKѭѫQJSKiSVoznhexenxki - Pekin) [5] 44 2.4.1 &ѫVӣ lí thuyӃWSKѭѫQJSKiSWtFKSKkQFӫa Voznhexenxki - Pekin 44 2.4.2 NӝLGXQJWtQKWRiQFiQKF{QJWiFWKHRSKѭѫQJSKiS9R]QKH[HQVNi - Pekin 51 &+ѬѪ1* 1*+,Ç1 &Ӭ8 ĈҺC TÍNH THӪY LӴC CÁNH CUNG TRỊN CĨ CHIӄU DҪY HӲU HҤN VÀ CHIӄU DҪ@ 49 HuQK&iFÿѭӡng cong biӇu diӉn quan hӋ phө thuӝc cӫD/ YjREѭӟFOѭӟLWѭѫQJ ÿӕL7/YjJyFÿһt [5] 50 +uQKĈӗ thӏ [iFÿӏnh bә VXQJÿӝ cong tính tӟi ҧQKKѭӣng cӫa chiӅu dҫy profin [5] .50 Hình 2.23 BiӇXÿӗ quan hӋ ܾ݀ ൌ ݐܪܭዛ [5] 53 Hình 2.24 BiӇXÿӗ quan hӋ ns=f(K+Wѭ) [5] 53 Hình 2.25 BiӇXÿӗ ÿӇ [iFÿӏQKÿӝ mau tӕi thiӇu cho phép cӫDOѭӟi cánh [5] 54 Hình 26 BiӇXÿӗ [iFÿӏQKÿӝ PDXOѭӟi cánh ӣ tiӃt diӋn trung bình [5] 57 +uQK6ѫÿӗ tiӃt diӋn kinh tuyӃn cӫa bánh cơng tác [5] 58 Hình 2.28 6ѫÿӗ [iFÿӏnh thơng sӕ hình hӑc cӫDFXQJWѭѫQJÿѭѫQJ>@ 60 Hinh 3.1 Biên dҥng hình hӑc NACA4412 [53] 62 Hinh 3.2 Cҩu trúc hình hӑc cӫDFiQK&$ȕ[ 63 Hinh 3.3 Cҩu trúc hình hӑc cӫDFiQK&$ȕ[į\ 63 Hinh 3.4 Tәng hӧp hình hӑc tính tốn cӫDFiQK&$ȕ[į\ 64 Hình 3.5 Tính tốn chiӅu cao lӟS ELrQ EDQ ÿҫu (https://www.cfdonline.com/Tools/yplus.php) .65 Hình 3.6 MiӅQWtQKWRiQFiQK&$ȕ[ 65 Hình 3.7 MiӅn tính toán cánh NACA4412 65 Hình 3.8 MiӅQWtQKWRiQFiQK&$ȕį4 66 Hình 3.9 MiӅQWtQKWRiQFiQK&$ȕ[į\ 66 +uQKĈiQKJLiKӝi tө Oѭӟi 69 HiӋu suҩt thuӹ lӵc lҩ\NK{QJÿәi theo bán kính hoһc hoһc giҧm mӝt chút vӅ phía tiӃt diӋn biên Cӝt áp tính tốn cӫa tҩt cҧ tiӃt diӋn (trӯ tiӃt diӋn gӕc) nên lҩy bҵng: ୪୲ǡ ൌ ሺͳǡͲ ൊ ͳǡͳሻ ୪୲ǡ (2.132) 1KѭYұ\Oѭӟi cánh sӁ bҧRÿҧPÿѭӧc cӝt áp lý thuyӃt thӵc tӃ vӟLÿӝ xác r 2% Các cơng thӭFFѫEҧn trình tӵ tính tốn cho tiӃt diӋQÿѭӧFFKRGѭӟi dҥng bҧQJĈҥLOѭӧng L* = f(T0,Em [iFÿӏnh theo (hình 2.21 WURQJÿy70 = T/L Góc 'E = f(Em,T0) tính tӟi ҧQKKѭӣng cӫa tҩt cҧ profin NKiFWURQJOѭӟL[iFÿӏnh theo (hình 2.25) Sau khL[iFÿӏnh thơng sӕ Em, E0, L, T ta xây dӵQJOѭӟi cung mӓng 6DXÿyWKD\Oѭӟi cung mӓng bҵng OѭӟLWѭѫQJÿѭѫQJ proILQFyÿӝ dҫy hӳu hҥn /ѭӟLWѭѫQJÿѭѫQJ OjOѭӟLPjÿѭӡng trung bình cӫa proILQFNJQJOjFiFFXQJWUzQ QKѭQJNKiFYӟLOѭӟi cung mӓQJWtQKWRiQVDRFKROѭӟi profin Fyÿӝ dҫy hӳu hҥn tҥRÿѭӧc cӝt áp lý thuyӃWYjOѭXOѭӧQJQKѭOѭӟi cung mӓng Khi chuyӇn tӯ cung mӓng tính tốn sang FXQJWѭѫQJÿѭѫQJ phҧLWKrPYjRÿӝ võng E0 cӫDÿѭӡng nhân mӝWOѭӧng 'E [iFÿӏQKWKHRÿӗ thӏ (hình 2.20) KӃt quҧ tính tốn ta nhұQÿѭӧc góc EWÿÿһFWUѭQJFKRÿӝ cong cӫa FXQJWѭѫQJ ÿѭѫQJ Bán kính chiӅu dài FXQJWѭѫQJÿѭѫQJ [iFÿӏnh (hình 2.28): ݈ ൌ ͲǡͲͳͷǤ ܮǤ ߚ௧¯ Ȁ ߚ௧¯ ൜ ௧¯ ܴ௧¯ ൌ ܮȀʹǤ ߚ௧¯ Hình 2.28 6˯ÿ͛ [iFÿ͓nh thơng s͙ hình h͕c cͯa FXQJW˱˯QJÿ˱˯QJ [5] 60 3KѭѫQJ SKiS9{]ѫQKH[HQVNL-Pekin giӟi thiӋu ӣ có thӇ GQJÿӇ tính cánh F{QJWiFFNJQJQKѭFiQKKѭӟng cӫDEѫPKѭӟng trөF1KѭQJNKiFYӟi cánh cơng tác, dịng chҧy vùng FiQKKѭӟng dịng tuyӋWÿӕi (U = 0) Vì vұy, thay cho vұn tӕc góc cӫa dịng chҧy chuyӇQÿӝQJWѭѫQJÿӕi (W, E), ta lҩy vұn tӕc góc chuyӇQÿӝng tuyӋWÿӕi (V, D ĈLӅXQj\ÿѭӧc tính tӟi sӱ dөQJFiFÿӗ thӏWUrQÿy FiFÿҥLOѭӧQJÿѭӧc cho WѭѫQJӭng thơng sӕ cӫa chuyӇQÿӝQJWѭѫQJÿӕi Góc va 'D ÿѭӧc chӑQWKHRFiFÿӗ thӏ cho (hình 2.20) phө thuӝc vào góc Em NӃu giá trӏ Em nҵm giӳa giá trӏ E hình vӁ, giá trӏ 'D ÿѭӧF[iFÿӏnh bҵng phép nӝi suy tuyӃn tính theo biӇXÿӗ gҫn nhҩt vӟi giá trӏ E giӟi hҥn YjGѭӟi Ĉӝ mau cӫDFiQKKѭӟng chӑQWKHRKDLJLDLÿRҥn: ;iFÿӏQKÿӝ mau nhӓ nhҩt cho phép ;iFÿӏQKÿӝ mau tӯ ÿLӅu kiӋn chiӅXFDRFiQKKѭӟQJ NtFKWKѭӟc theo SKѭѫQJ dӑc trөF NK{QJÿәi (tuy nhiên có thӇ tKD\ÿәi) KӃt quҧ WtQKWRiQ[iFÿӏQKÿѭӧc giá trӏ L,D, Em6DXÿy[iFÿӏnh giá trӏ EWÿ theo công thӭc cho phҫn Sau xây dӵQJÿѭӧFÿѭӡng nhân profinÿӇ nhұQÿѭӧc profin có chiӅu dҫy hӳu hҥQWDÿҳSÿӝ dҫy WUrQÿѭӡng nhân theo quy luұt phân bӕ ÿӝ dҫy cӫa mӝt profin mүXFyÿһFWtQKQăQJOѭӧng hiӋu suҩt tӕt Trong chӃ tҥREѫPQJѭӡLWDWKѭӡng sӱ dөng biên dҥng profin IVGM 420 làm profin mүu Toҥ ÿӝ WѭѫQJÿӕi cӫa profin ÿѭӧc cho bҧng sau: B̫ng B̫ng t͕Dÿ͡ profin m̳u IVGM 420 X 0,0 0,002 0,005 0,010 0,025 0,050 0,100 0,150 0,200 0,300 0,400 Y 0,0 0,147 0,196 0,294 0,405 0,516 0,662 0,763 0,840 0,949 0,998 X 0,450 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 0,950 0,970 0,990 1,00 Y 1,00 0,982 0,895 0,756 0,560 0,342 0,220 0,168 0,092 0,00 61 &+ѬѪ1* NGHIÊN CӬ8ĈҺC TÍNH THӪY LӴC CÁNH CUNG TRỊN CĨ CHIӄU DҪY HӲU HҤN VÀ CHIӄU DҪY ĈҲP THEO QUY LUҰT IVGM420 &KѭѫQJ tұp trung xây dӵng SKѭѫQJ pháp mô phӓng sӕ ÿӇ mô phӓng dòng chҧy tӕFÿӝ cao chҧy bao biên dҥng cánh 2D vӟLÿLӅu kiӋn dịng vào có sӕ Re = 106 Dịng chҧ\ÿѭӧc xem xét FKѭѫQJ dịng khơng xâm thӵc (FKѭDNӇ ÿӃn ҧnh Kѭӣng xâm thӵc) KӃt quҧ lӵa chӑn mơ hình rӕi sӁ ÿѭӧc kiӇm chӭng vӟi thơng sӕ thӵc nghiӋPÿӇ tìm mơ hình rӕi phù hӧp, sau ÿyiSGөng ÿӇ nghiên cӭu ÿһc tính thӫy lӵFÿһc tính dịng chҧy cӫa biên dҥng cánh cung trịn có chiӅu dҫy hӳu hҥn chiӅu dҫy ÿҳp theo quy luұt IVGM420 Tҩt cҧ WtQKWRiQWUrQÿӅXÿѭӧFÿiQKJLiYӅ ÿӝ hӝi tө Yjÿѭӧc thӵc hiӋn phҫn mӅn Ansys Fluent 19.1 3.1 Xây dӵng biên dҥng hình hӑc, miӅQWtQKWRiQYjÿiQKJLiKӝi tө Oѭӟi 3.1.1 Các dҥng hình hӑc a) Biên dҥng cánh NACA4412 Biên dҥQJFiQK1$&$OjÿӕLWѭӧQJÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ kiӇm chӭng SKѭѫQJ pháp mô phӓng sӕ mô phӓng dòng chҧy rӕi dòng chҧy xâm thӵc ViӋc lӵa chӑn NACA4412 cho nghiên cӭu dӵa lý sau: Ĉҫu tiên thông tin thӵc nghiӋm vӅ mүu cánh có thӇ ÿѭӧc tìm thҩy nhiӅu tài liӋu [1] [51] [52], phҥm vi khҧo sát rӝng (4,21x104 5H [6 FNJQJQKѭcác thông sӕ thӵc nghiӋm vӅ xâm thӵc ӣ ÿLӅu kiӋn tӕFÿӝ dòng chҧy cao, hӋ sӕ xâm thӵc rӝng (0.2 ı 4) Nguyên nhân tiӃp theo tính bҩWÿӕi xӭng cӫa NACA4412 ÿLӅXQj\WѭѫQJWӵ biên dҥng cách cung trịn có chiӅu dҫy ÿҳp theo quy luұt IVGM420 Biên dҥng NACA 4412 có ÿӝ dҫy tӕLÿDWҥi vӏ trí 30% chiӅXGjLFiQKĈӝ khum tӕLÿDOjWҥi vӏ trí 40% chiӅu dài cánh, chiӅu dài cánh C = 0.1m, bӅ rӝng cánh B = 1m.ĈӇ lҩy tӑDÿӝ ÿLӇm truy cұp vào link: http://airfoiltools.com/plotter/tocsv sӁ tӵ ÿӝng mӣ file Excell tӑDÿӝ ÿLӇPWUrQOѭQJFiQKYjEөng cánh Hinh 3.1 Biên d̩ng hình h͕c NACA4412 [53] 62 b) Biên dҥng cánh cung tròn Dӵa theo quy luұWÿҳp chiӅu dҫy cách cung trịn có hai loҥLQKѭVDX Cánh cung trịn có chiӅu dҫy hӳu hҥn cánh cung trịn có chiӅu dҫy ÿҳp theo quy luұt IVGM420 Cánh cung tròn chiӅu dҫy hӳu hҥn có chiӅXGjLFiQKOj&Yjÿӝ FRQJFXQJȕ (5 , , 100, 120, 150, 180 200) Ký hiӋu cho mүu cánh &$ȕ[WURQJÿy&$Oj FXQJWUzQ &LUFXODU$UF ȕ[OjFiQKFyÿӝ cong x0 0 Cánh cung trịn có chiӅu dҫy ÿҳp theo quy luұt IVGM420 (Bҧng 2.1), có chiӅXGjLFiQKOj&ÿӝ FRQJFXQJȕ 50, 80, 100, 120, 150, 180 200) chiӅu dҫy lӟn nhҩt (įmax = 3%C ÷ 15%C) tҥi vӏ trí 45%C Ký hiӋu cho loҥLFiQKQj\Oj&$ȕ[į\ 7URQJÿy&$Ojcách cung trịn có chiӅu dҫy theo quy luұW,9*0ȕ[OjFiQK Fyÿӝ cong x0 Yjį\OjFiQKFychiӅu dҫy lӟn nhҩt %yC Cҩu trúc hình hӑc cӫa cánh &$ȕ[į\ ÿѭӧc thӇ hiӋn QKѭhình 3.3 Hinh 3.2 C̭u trúc hình h͕c cͯa cánh &$ȕx Hinh 3.3 C̭u trúc hình h͕c cͯDFiQK&$ȕ[į\ 63 Hinh 3.4 T͝ng hͫp hình h͕c tính tốn cͯa cánh &$ȕ[į\ 3.1.2 Xây dӵng miӅQWtQKWRiQYjFKLDOѭӟi ICMCFD MiӅn tính tốn dҥng hình chӳ nhұt có cҥnh dài c = 15C, cҥnh rӝng a = 10C %LrQ,QOHW2XWOHWOjÿѭӧFÿһW[DFiQKÿӇ kӃt quҧ tính không bӏ ҧQKKѭӣQJ&iQKÿһt ÿӕi xӭng cách lӕLYjR&YjFiFNtFKWKѭӟFÿѭӧc mô tҧ QKѭtӯ Hình 3.6 ÿӃn Hình 3.9 ĈӇ Fyÿѭӧc kӃt quҧ xác chiӅu cao lӟSELrQWѭӡng phҧi mӏn Y+ = ChiӅu cao lӟSELrQEDQÿҫu IH = 2.3x10-5 m &KLDOѭӟi theo kiӇu H-JULGYjÿѭӧc tҥo ICEM CFD Sӕ lӟSOѭӟi khҧo sát tӯ ÿӃn 200 lӟp 64 Hình 3.6 Mi͉n tính tốn cánh CAȕ[ Hình 3.5 Tính tốn chiӅu cao lӟp biên ban ÿҫu (https://www.cfdonline.com/Tools/yplus.php) Hình 3.7 Mi͉n tính tốn cánh NACA4412 3.1.3 ĈiӅu kiӋn biên tính tốn Ĉӕi vӟi viӋc kiӇm chӭng mơ hình rӕi Vӟi biên dҥng khҧo sát NACA4412, ÿLӅu kiӋn biên dòng vào dòng khí tҥi sӕ Re = × 106, nhiӋWÿӝ mơi chҩt T = 300K, mұWÿӝ ȡ NJPÿӝ nhӟWÿӝng hӑc μ = 1.82 × 10-5 kg/ ms phҥm vi góc tҩn khҧRViWí0 ߙ 180 Ngồi cịn kiӇm chӭQJWK{QJTXDÿӕi chiӃu kӃt quҧ vӟi thông sӕ thӵc nghiӋm >@ÿҫXYjROjGzQJQѭӟc chҧy qua cung trịn tҥi Re (2x105 ÷ 1x106) góc tҩn 00 65 Hình 3.8 Mi͉n tính tốn cánh &$ȕį Hình 3.9 Mi͉QWtQKWRiQFiQK&$ȕ[į\ Ĉӕi vӟi nghiên cӭXFKtQKÿLӅu kiӋQELrQGzQJYjROjGzQJQѭӟc có nhiӋWÿӝ T = 300 K, mұWÿӝ ȡ .8 NJPÿӝ nhӟWÿӝng lӵc hӑc ߤ = 0.00103 kg/ ms, phҥm vi góc tҩn rӝng í120 ߙ 200 sӕ Reynolds 1x106 (hay Re = 1e6) + Áp suҩt tham chiӃu Pref = 101325 (Pa) + DiӋn tích tham chiӃu A = C*B = + Ĉҫu vào (Inlet): Vұn tӕFÿҫu vào Vᅹ = (Re* ߤ)/(ȡ*C) = 1.0206 (m/s); + Góc tӟLĮᅹ cӫa vұn tӕc Vᅹ ÿѭӧc biӇu diӉn thông qua hai thành phҫn vұn tӕc Vfx Vf * cos D f Vfy Vf * sin Df ; 3.1.4 ĈiQKJLiKӝi tө Oѭӟi a) Thi͇t l̵p tính tốn s͙ 66 %jLWRiQÿѭӧc chҥy ӣ chӃ ÿӝ Steady (bài tốn khơng phө thuӝc vào thӡi gian) ThiӃt lұp thuұt giҧi cho mơ hình tính tốn hӝi tө OѭӟLÿѭӧc trình bày chi tiӃt QKѭbҧng 3.1 góc tҩn 50 B̫ng 3.1 Thi͇t l̵p thu̵t gi̫LFKRP{KuQKWtQKWRiQO˱ͣi Turbulence Model Realizable k-ܭ Near-wall treatment Scalable Wall Funtions Pressure ± Velocity coupling scheme Coupled Gradient algorithm Least squares cell-based Pressure interpolation scheme Second Order Upwind Momentum interpolation sheme Second Order Upwind Turbulence kinetic energy interpolation scheme Second Order Upwind Turbulence dissipation rate interpolation scheme Second Order Upwind Transient formulation Pseudo-transient, Time scale is 0.005s b) ĈiQKJLiK͡i tͭ O˱ͣi ĈiQKJLiKӝi tө Oѭӟi mơ hình cách cung trịn &$ȕx ÿѭӧc thӇ hiӋn theo huQKĈӕi vӟi cách cung trịn &$ȕįYjbiên dҥQJ1$&$ÿѭӧc thӇ hiӋn theo hình 3.10 DӵDYjRÿӗ thӏ thҩy rҵQJÿӇ ÿҧm bҧo tính xác tiӃt kiӋm thӡi gian tính tốn, sӕ phҫn tӱ Oѭӟi P{KuQKÿӅu gҫn 130000 Biên dҥng cách cung tròn &$ȕįÿѭӧc sӱ dөng thêm nhҵm mөFÿtFKÿiQKJLiphҥm vi ӭng dөng hiӋu quҧ cӫa mơ hình rӕLÿѭӧc chӑn 3.2 Xây dӵng SKѭѫQJ pháp mơ phӓng dịng chҧy rӕi Sau xây dӵng miӅQWtQKWRiQFKLDOѭӟLEѭӟc tiӃp theo tìm SKѭѫQJ pháp mơ phӓng dịng chҧy rӕi phù hӧp Các mơ hình rӕLÿѭӧc sӱ dөng nghiên cӭu Spalart-Allmaras, Standard k - ܭ, Realizable k - ܭ, Standard k ± Ȧ667N± Ȧ7UDQVLWLRQN-Ȧ9jFiFP{KuQKQj\ÿӅu có sҹn phҫn mӅn Ansys Fluent 3.2.1 ThiӃt lұSP{KuQKWѭӡng thuұt giҧi cө thӇ cho mơ hình rӕi Thơng tin chi tiӃt vӅ mơ hình Wѭӡng chi tiӃt ÿLӅu kiӋQÿҫu vào ÿѭӧc sӱ dөng cho tӯng mơ hình rӕLÿѭӧc nêu chi tiӃt tҥi bҧng 3.2 Phҫn thuұt giҧi (Solvers) cho mơ hình áp dөng giӕng nhau: ThuұWWRiQVHFRQGRGHUFHQWUDOVFKHPHÿѭӧc GQJÿӇ rӡi rҥc hóa term nguӗQÿӝ nhӟt áp suҩW&iFWHUPÿӕLOѭXÿѭӧc rӡi rҥc hóa bӣLVHFRQGRUGHULPSOLFLWVFKHPHĈӇ giҧi SKѭѫQJ WUuQKGzQJ NK{QJQpQÿѭӧc 67 sӱ dөng SKѭѫQJ pháp giҧLÿӗng thӡi áp suҩt vұn tӕc Thuұt giҧi pressure based couple Ojÿѭӧc sӱ dөng B̫ng 3.2 Thông tin thi͇t l̵p tính tốn cͯa mơ hình r͙i Turbulent Model Options, Near-wall treatment Specification Method SpalartAllmaras V-B None Turbulent Viscosity Rate 10% Standard k-Ȧ Shear Flow Corrections, Low-re corrections, Production Limiter Turbulent Viscosity Rate (TVR) 10% Turbulent Insensity (TI) 1% SST k-Ȧ Low-re corrections, Production Limiter Turbulence Knietic Energy k = 0.01; Specific Disipation Rate Ȧ Standard k-ܭ Enhance wall treatment TVR 10%, TI 1% Realizable k-ܭ Enhance wall treatment TVR 10%, TI 1% Transition SST Production Limiter Intermetency 1, TVR 10%, Ti 1% 3.2.2 KӃt quҧ lӵa chӑn mô hình rӕi Ĉӕi vӟi biên dҥng NACA4412, kӃt quҧ tính toán hӋ sӕ lӵFQkQJÿѭӧc so sánh vӟi dӳ liӋu thӵc nghiӋm cӫa Loftin Smith [51] kӃt quҧ hӋ sӕ phân bӕ áp suҩt ÿѭӧc so sánh vӟi dӳ liӋu thӵc nghiӋm cӫa Prinkerton [52] Dӵa vào Hình 3.11 thҩy rҵng mơ hình rӕi SST k-ȦOjFKRNӃt quҧ dӵ báo hӋ sӕ lӵc nâng tӕt nhҩt Dӵa vào Hình 3.12 nhұn thҩy rҵng kӃt quҧ hӋ sӕ phân bӕ áp suҩWWƭnh CP WKXÿѭӧc tӯ mơ hình rӕi SST k-ȦOjJҫn vӟi kӃt quҧ thӵc nghiӋm cӫa Pinkerton tҥi Re = 0.9x106 nҵm Gѭӟi vùng phân bӕ Cp tҥi Re = 1.56x106 [53]VRViQKWUrQÿѭӧc xem xét tҥi góc tҩn 120 Ĉӕi vӟi biên dҥng cách cung trịn &$ȕįNӃt quҧ tính tốn hӋ sӕ lӵc nâng, lӵc cҧQÿѭӧc so sánh vӟi dӳ liӋu thӵc nghiӋm [4] Dӵa vào Hình 3.13 ta thҩy kӃt quҧ tính tốn sӱ dөng mơ hình SST k-ȦOjJҫn vӟi thӵc nghiӋPNKL5HWăQJWӯ 4x105 ÿӃn 1x106 hӋ sӕ CL gҫQQKѭOjNK{QJÿәi, kӃt quҧ WѭѫQJWӵ QKѭNӃt quҧ tham khҧo tài liӋu [4] Thông qua viӋc kiӇm chӭng chi tiӃt thҩy rҵng SKѭѫQJ pháp giҧi mơ hình rӕi SST k-ȦÿmVӱ dөQJÿӇ tính tốn dịng chҧy qua cách cung tròn ÿӝ cong cao chiӅu dҫy mӓng hay dҥng cánh có chiӅu dҫy lӟn nhҩt phҥm vi tӯ &ÿӃn 16%C (nhӳng mүu cánh có chҩWOѭӧQJNKtÿӝng thӫy lӵc tӕt [1]) cho kӃt quҧ tính tốn tӕt ӭng vӟLÿLӅu kiӋn dòng vào nêu 68