Nghiên ứu đặc tính xâm thực của vật thể chuyển động tốc độ cao ngầm dưới nước bằng mô phỏng số

5 Hiện tượng siêu xâm thực trên ngư lôi nhờ hình dáng k t cấu thân .... 2 Kích thước mô hình tính và khơng gian tính tốn .... 3 Mẫu ngư lôi nguyên mẫu được tiến hành chia lưới trên Meshi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUY N V N DUY N Ễ Ă Ề

i

MỤC LỤC Danh mục các ký hi u và ch vi t tắt iii ệ ữ ế Danh mục các b ng v ả

Danh mục các hình v ẽ và đồ ị th vi

M Ở ĐẦU 1

T NG QUAN 4Ổ 1.1 T ng quan v tình hình nghiên c u hiổ ề ứ ện tượng xâm thực xảy ra trên ngư lôi 4

1.2 Vấn đề nghiên c u 8ứ 1.2.1 Đặc tính xâm thực trên vật thể có mũi dạng mũi côn được cải tiến 8

1.2.2 Tính toán mô phỏng xâm thực trên ngư lôi Set53M 9

1.2.3 Thống kê tốc độ làm việc của một số loại ngư lôi 10

LÝ THUY T 11

CƠ SỞ Ế 2.1 Cơ sở lý thuy t v l p biên và lế ề ớ ực cản 11

2.1.1 Khái niệm lớp biên và các đặc trưng củ ớa l p biên 11

2.1.2 Phương trình lớp biên 15

2.1.3 Hiệ tượn ng tách thành trong l p biên 19ớ 2.1.4 Lực cả ủa vận c t chuyển động trong chất lỏng 20

2.2 Cơ sở lý thuy t v xâm thế ề ực đối vớ ật thể ạng ngư lôii v d 22

2.2.1 Đặc trưng cơ bản dòng ch y xâm th c 22ả ự 2.2.2 Các thông s ố liên quan đến dòng ch y xâm th c 25ả ự 2.2.3 Điều ki n xuệ ất hiện xâm thực trên vật th dể ạng ngư lôi 27

2.2.4 Đặc tính của xâm th c 28ự NG CFD TÍNH TOÁN VÀ MÔ PH NG XÂM TH C TRÊN ỨNG DỤ Ỏ Ự VẬT THỂ ẮN MŨI TAM GIÁC G 29

ii

3.1 Trình tự tính toán trong Ansys Flow (CFX) 29

3.2 Xây dựng mô hình bài toán và phương pháp tính 30

3.2.1 Xây dựng mô hình bài toán 30

3.2.1 Phương pháp tính toán 31

3.2 Đặt điều ki n biên bài toán 34ệ 3.1 Kết quả mô ph ng xâm thỏ ực trên vật thể ắn mũi tam giác g 35

3.1.1 Phân b ố đường dòng qua mũi tam giác nguyên mẫu 35

3.1.2 Ảnh hưởng mũi tam giác cong tớ ựi s phát tri n xâm th c 38ể ự NG CFD TÍNH TOÁN MÔ PH NG XÂM TH C TRÊN ỨNG DỤ Ỏ Ự NGƯ LÔI 42

4.1 Mô phỏng và xây dựng đặc tính xâm thực bài toán 2D 42

4.1.1 Vấn đề tính toán 42

4.1.2 Xây dựng mô hình và phương pháp tính toán trong Ansys Flow 43

4.1.3 Kết quả mô ph ng và xây dỏ ựng đặc tính xâm thực bài toán 2D 47

4.2 Mô phỏng và xây dựng đặc tính xâm thực bài toán 3D 57

4.2.1 Xây dựng mô hình tính toán và thiết lập điều ki n biên bài toán 57ệ 4.2.2 Kết quả tính toán và đánh giá 60

4.3 Phân tích đánh giá 64

- Kết luận v kề ết quả nghiên c u; 66ứ - Hướng nghiên c u phát tri n ti p 66ứ ể ế KẾT LUẬN VÀ KI N NGH 65 Ế Ị TÀI LIỆU THAM KH O 66 Ả PHỤ Ụ L C 70

iii

DANH MỤC CÁC KÝ HI U Ệ VÀ CH VIỮ ẾT TẮT CFD : Ứng dụng phương pháp số tính toán động lực học dòng ch y ả

Dcav : Đường kính v t xâm th c ế ự

Dtor : Đường kính thân ngư lôi

h : Độ sâu hoạ ột đ ng

Lcav : Chiều dài v t xâm th c ế ự

pbh : Áp suất hơi bão hòa của nước biển

v

B ng 4 1 Kả ết quả tính toán h s lệ ố ực cản CD 54

B ng 4 2 Thông s tính toán h s lả ố ệ ố ực cản CD 63

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH V ẼVÀĐỒ TH Ị Hình 1 1 Ảnh hưởng c a mũi dủ ạng đĩa tròn tới việc hình thành xâm th c 4 ự

Hình 1 2 Ảnh hưởng c a mủ ột số ại mũi tớ lo i việc hình thành xâm thực 5

Hình 1 3 Ảnh hưởng c a kết củ ấu mũi hình nón tới việc hình thành xâm th c 5 ự Hình 1 4 Mô tả ện tượ hi ng siêu xâm th c 6 ự Hình 1 5 Hiện tượng siêu xâm thực trên ngư lôi nhờ hình dáng k t cấu thân 7 ế Hình 1 6 Hiện tượng siêu xâm th c xảy ra trên ngư lôi Shkval VA111 7 ự Hình 1 7 Ngư lôi Shkval VA111 được b trí l khí gas trên phố ỗ ần mũi ngư lôi 8

Hình 1 8 Mũi dạng côn được c i ti n v i d ng côn l i và d ng côn lõm 9 ả ế ớ ạ ồ ạ Hình 1 9 Mô hình ngư lôi Set53M được c i ti n vả ế ới mũi dạng côn l i và mũi d ng ồ ạ côn lõm 10

Hình 2 1 Lớp biên và dòng ngoài 11

Hình 2 2 Chiều dày d ch chuyể ớị n l p biên 12

Hình 2 3 Chiều dày d ch chuyể ớị n l p biên 14

Hình 2 4 Các vùng lớp biên 15

Hình 2 5 Điểm tách thành l p biên 19 ớ Hình 2 6 Mặt phân cách pha l ng-ỏ hơi 24

Hình 2 7 Dòng chảy bao quanh ngư lôi 27

Hình 3 1 Sơ đồ tính toán trong Ansys Flow (CFX) 29

Hình 3 2 Kích thước mô hình tính và không gian tính toán 30

Hình 3 3 Chia lưới vùng không gian tính 30

Hình 3 4 Mũi tam giác nguyên mẫu và d ng l i, lõm 31 ạ ồ Hình 3 5 Phân bố đường dòng qua v t thể ắn mũi nguyên mẫậ g u 35

Hình 3 6 Phân bố áp su t phía sau mũi tam giác nguyên m u 36 ấ ẫ Hình 3 7 Phân bố pha hơi trên vật thể ắn mũi tam giác nguyên mẫ g u 36

Hình 3 8 Phân bố pha hơi theo CFD và theo thực nghiệm 37

vii

Hình 3 9 So sánh Lcav/D giữa tính toán CFD và t c nghihự ệm 37

Hình 3 10 So sánh Dcav/D giữa tính toán CFD và th c nghiệm 37 ự Hình 3 11 Kích thước xâm th c ng vự ứ ới mũi tam giác nguyên mẫu 38

Hình 3 12 Mối quan h s xâm th c ệ ố ự và đường kính v t xâm th c Dế ự cmax 39

Hình 3 13 Mối quan h s xâm th c ệ ố ự  và chi u dài v t xâm thề ế ực L 40

Hình 3 14 Mối quan h góc và hệ  ệ ố ự s l c cản CD 40

Hình 3 15 Phân bố pha hơi trên vật thể ắn mũi nguyên mẫu, mũi lồ g i 41

Hình 3 16 Mối quan h s xâm th c ệ ố ự  h s lệ ố ực cản ma sát trên thân Cf 41

Hình 4 1 Mô hình ngư lôi nguyên mẫu SET 53M và mẫu ngư lôi đượ ối ưuc t 43

Hình 4 2 Trình tự mô phỏng động l c học trong FluidFlow (Fluent và CFX) 44 ự Hình 4 3 Mẫu ngư lôi nguyên mẫu được tiến hành chia lưới trên Meshing 45

Hình 4 4 Mẫu ngư lôi được tiến hành đặt điều ki n biên cho bài toán 46 ệ Hình 4 5 Mẫu ngư lôi được tiến hành tính toán trong CFX 46

Hình 4 6 Phân bố đường dòng qua ngư lôi nguyên mẫu Set53M 47

Hình 4 7 Phân bố đường dòng qua ngư lôi với gắn mũi tam giác lõm R165 47

Hình 4 8 Phân bố đường dòng qua ngư lôi với gắn mũi tam giác lồi R165 48

Hình 4 9 Phân bố đường dòng qua ngư lôi với gắn mũi tam giác lõm R200 48

Hình 4 10 Phân bố đường dòng qua ngư lôi với gắn mũi tam giác lồi R200 48

Hình 4 11 Phân bố đường dòng qua ngư lôi với gắn mũi tam giác lõm R240 49

Hình 4 12 Phân bố đường dòng qua ngư lôi với gắn mũi tam giác lồi R240 49

Hình 4 13 Phân bố pha hơi trên ngư lôi nguyên mẫu Set53M 50

Hình 4 14 Phân bố pha hơi trên ngư lôi Set53M gắn mũi lõm R165 50

Hình 4 15 Phân bố pha hơi trên ngư lôi Set53M gắn mũi lồi R165 50

Hình 4 16 Phân bố pha hơi trên ngư lôi Set53M gắn mũi lõm R200 51

Hình 4 17 Phân bố pha hơi trên ngư lôi Set53M gắn mũi lồi R200 51

Hình 4 18 Phân bố pha hơi trên ngư lôi Set53M gắn mũi lõm R240 51

Hình 4 19 Phân bố pha hơi trên ngư lôi Set53M gắn mũi lồi R240 52 Hình 4 20 Mối quan h s xâm th c ệ ố ự  và chi u dài v t xâm th c Lcav 52 ề ế ự

viii

Hình 4 21 Mối quan h s xâm th c ệ ố ự và đường kính v t xâm th c Dế ự cav 53

Hình 4 22 Mối quan h s xâm th c ệ ố ự  và h s lệ ố ực cản CD 55

Hình 4 23 Vùng không gian khảo sát ngư lôi nguyên mẫu Set53M 57

Hình 4 24 Vùng không gian khảo sát ngư lôi với t ckế ấu mũi lồi 58

Hình 4 25 Chia lưới mô hình ngư lôi nguyên mẫu Set53M 58

Hình 4 26 Chia lưới mô hình ngư lôi vớ ế ấu mũi lồi k t c i 58

Hình 4 27 Phân bố đường dòng qua ngư lôi nguyên mẫu Set53M 60

Hình 4 28 Phân bố đường dòng qua ngư lôi được tối ưu hóa với kế ấu mũi lồt c i 60

Hình 4 29 Phân bố pha hơi trên ngư lôi nguyên mẫu Set53M và ngư lôi 61

Hình 4 30 Mối quan h s xâm th c ệ ố ự  và chi u dài v t xâm th c Lcav 62 ề ế ự Hình 4 31 Mối quan h gi a sệ ữ ố xâm thực  và h s lệ ố ực cản CD 64

Hình A 1 Sơ đồ ố trí ngư lôi hạ b ng nh MTT c a Nga 73 ẹ ủ Hình A 2 Ngư lôi MK48 74

Hình A 3 Ngư lôi Tigerfish 75

Hình A 4 Ngư lôi spearfish 75

Hình A 5 Ngư lôi СЭТ-65 76 Е Hình A 6 Chuyể độn ng ( ên v c u t o (d i c a ng lôi tên l a Squall 77 tr ) à ấ ạ ướ) ủ ư ử Hình A 7 Ngư lôi SET - 40 UE 80

Hình A 8 Ngư lôi SET – 53M 81

Hình A 9 Ngư lôi ТЭ-2-01 83

l ng có tính nhỏ ớt, do đó yếu t l c c n t ố ự ả ừ môi trường tác dụng lên ngư lôi là rất quan tr ng L c c n là nguyên nhân chính dọ ự ả ẫn đến s ự tiêu hao năng lượng để duy trì đượ ốc độ ủa ngư lôi Ngoài ra, yế ố ấc t c u t b t ng trong chiờ ến đấu của ngư lôi cũng được đặt lên hàng đầu, quyết định đến s thành công trong chi n thu t chiự ế ậ ến đấu Xuất phát t th c tiừ ự ễn nêu trên, đề tài “Nghiên c u đ c t nh xâm th c c a v t th chuy n đ ng t c đ cao ng m dư i nư c b ng mô ph ng s ” đượ ực l a ch n K t ọ ế

qu cả ủa đề tài là cơ sở quan tr ng cho vi c tọ ệ ối ưu hóa hình dáng phần mũi ngư lôi

v i k t cớ ế ấu mũi lồi nh m mằ ục đích nâng cao hiệu qu s d ng, gi m thi u l c c n ả ử ụ ả ể ự ả

t ừ môi trường và tăng yế ố ấu t b t ng trong chiờ ến đấu

- L ch s nghiên c ị ử ứ u:

Nghiên c u v ứ ề hiên tượng xâm thực đã và đang là đề tài thu hút t lâu và luôn ừđược quan tâm trên th gi i nh m khai thác nhế ớ ằ ững đặc tính có l i và gi m thi u ợ ả ể

nh ng ữ ảnh hưởng có h i t i h ạ ớ ệthống dòng ch y, chuyả ển động và hi u su t c a thiệ ấ ủ ết

b hàng h i nói chung và thi t b v quân s ị ả ế ị ề ự như ngư lôi nói riêng Nhóm tác giảAhn B.K., C.S Lee và Kim H.T đã thực hiện đề tài nghiên c u v ứ ề ảnh hưởng của xâm th c t i v t th d ng ự ớ ậ ể ạ ngư lôi đố i x ng b ng vi c k t h p s d ng mô ph ng ứ ằ ệ ế ợ ử ụ ỏthực nghi m và k t hệ ế ợp phương pháp số [1] Nhóm tác gi ả Byoung KwonAhn- đã công b công trình nghiên c u v ố ứ ề ảnh hưởng hiện tượng siêu xâm thực nhân t o bao ạquanh v t th ậ ểchuyển động được gắn thêm mũi có bố trí lỗ khí gas [3]

M t trong nh ng ộ ữ ảnh hưởng có l i c a xâm th c t i v t th ợ ủ ự ớ ậ ể ngư lôi đó là giảm

l c c n cự ả ủa nước, t ừ đó nâng cao hiệu qu khai thác và tả ốc độ di chuy n Nhóm tác ể

2

gi D.Yang, Y.L.Xiong và X.F.Guod ả đã có công bố nghiên c u v ứ ề ảnh hưởng giảm

l c c n b i hiự ả ở ện tượng siêu xâm th c [5] Vự ấn đề này được nghiên cứu trong các đềtài v hiề ện tượng siêu xâm th c Nhóm tác gi S Morteza Javadpour, Said Farahat ự ả

đến t i h c Sistan và Baluchestan ừ đạ ọ đã nghiên cứu v hiề ện tượng siêu xâm th c ự

đố ớ ậi v i v t th dể ạng đố ứi x ng [26 ]

Như vậy có th thể ấy được vấn đề xâm thực cũng như ảnh hưởng c a xâm th c ủ ự

t i vi c s d ng, khai thác các thi t b hàng h i, thi t b thuớ ệ ử ụ ế ị ả ế ị ộc lĩnh vực quân s ự đã được quan tâm và nghiên c u Tứ ạo cơ sở ữ ệ d li u quan tr ng trong vi c gi m thi u ọ ệ ả ểảnh hưởng có hại cũng như khai thác ảnh hưởng có l i t hiợ ừ ện tượng xâm th c ự

- M ục đích nghiên cứ u c a lu ủ ận văn, đố i tư ợ ng, ph m vi nghiên c ạ ứ u:

+) Mục đích nghiên cứ Ứu: ng dụng phương pháp số thực hi n tính toán mô ph ng ệ ỏ

và xây dựng đặc tính xâm th c cho v t th ự ậ ể ngư lôi điển hình Set_53M nguyên mẫu

và m t s dộ ố ạng ngư lôi được g n thêm phắ ần mũi lồi, mũi lõm chuyển động tốc độcao dưới nước T ừ đó chỉ ra ảnh hưởng c a hiủ ện tượng siêu xâm th c ự được hình thành trên thân ngư lôi nhờ ử ụng mũi có kế ấ s d t c u d ng lạ ồi, mũi dạng lõm trong

vi c gi m l c c n tác dệ ả ự ả ụng lên ngư lôi, giúp giảm tiêu hao nhiên li u trong quá trình ệhướng t i mớ ục tiêu và giúp tăng quãng đường di chuy n; ể

+) Đối tượng nghiên cứu: Ngư lôi Set_53M nguyên mẫu và ngư lôi được g n thêm ắmũi dạng lồi, mũi dạng lõm;

+) Ph m vi nghiên cạ ứu: Ngư lôi chuyển động d i tở ả ốc độ cao trong kho ng t 75 ả ừm/s đến 90 m/s Bài toán mô ph ng và xây dỏ ựng đặc tính xâm thực trên ngư lôi được th c hi n v i gi thi t: Nhiự ệ ớ ả ế ệt độ nước bi n t i vùng kh o sát là 25ể ạ ả oC, khối lượng riêng của nước biển không đổi  = const, điều ki n biệ ển động và các y u t ế ốảnh hưởng c a th i tiủ ờ ết được b qua ỏ

- Luậ n đi m cơ b ể ản và đóng góp mớ i:

+) Chỉ ra được trường h p v t th ợ ậ ể được gắn thêm mũi dạng lõm hicó ện tượng xâm thực được hình thành phía sau vùng mũi ớv i chiều dài và đường kính v t xâm th c ế ự

lớn hơn so với trường h p v t th gợ ậ ể ắn mũi nguyên mẫu và v t th gậ ể ắn mũi dạng l i ồ

3

Do đó, trường h p v t th gợ ậ ể ắn mũi lõm cho kết qu l c c n ma sát trên b m t nh ả ự ả ề ặ ỏ

nhất và gần như không còn khi vết xâm th c bao trùm toàn b ự ộchiều dài vật thể; +) Mô ph ng và xây dỏ ựng đặc tính xâm thực trên ngư lôi Set_53M đượ ối ưu hóa c t

phần mũi với kết cấu mũi lồi

- Phương pháp nghiên c u: ứ

Phương pháp nghiên cứu lý thuy t k t hế ế ợp phương pháp số đượ ử ụng để đưa c s d

ra ảnh hưởng xâm th c trong vi c gi m l c c n tác d ng lên v t th ự ệ ả ự ả ụ ậ ể ngư lôi khi ngư lôi được b n ra t tàu ng m chiến đấu và hướng đếắ ừ ầ n m c tiêu sâu nhụ ở độ ất định

Nghiên c u v hiứ ề ện tượng xâm th c và ch ra ự ỉ ảnh hưởng c a xâm th c tủ ự ới

đặc tính thủy động l c h c tác dự ọ ụng lên thân ngư lôi đã được nhi u cá nhân và t ề ổchức trên th gi i nghiên c u ế ớ ứ Liên quan đến vấn đề nghiên c u này, nhóm tác gi ứ ảJung-Kyu Choi, Byoung-Kwon Ahn và Hyoung-Tae Kim [19] đã thực hi n nghiên ệ

c u và làm thí nghiứ ệm đánh giá ảnh hưởng c a xâm thủ ực hình thành trên b mề ặt ngư lôi và có ảnh hưởng t i vi c gi m l c c n nh t t ớ ệ ả ự ả ớ ừ môi trường tác dụng lên ngư lôi khi ngư lôi đượ ắn thêm đĩa ớ ế ấ mũi dạng đĩa trònc g v i k t c u ph n đ u Nhóm tác ầ ầ

gi ả đã chỉ ra được k t c u dế ấ ạng đĩa tròn có kích thướ ối ưu được đặt ở ị trí mũi c t v ngư lôi có vai trò tạo ra vùng áp su t thấ ấp phía sau đĩa và khi ngư lôi chuyển động hướng t i m c tiêu d i tớ ụ ở ả ốc độ nhất định làm xu t hi n b t khí xâm th c trên thân ấ ệ ọ ự

t ừ đó giúp làm giảm l c c n t ự ả ừ môi trường bao g m l c c n ma sát trên thân và lồ ự ả ực

c n áp su ả ất

Hình 1 1 Ảnh hưởng c a mũi dạng đĩa tròn t i việc hình thành xâm th c

Nhóm tác gi ả này cũng đã có ữnh ng nghiên c u v ứ ề ảnh hưởng c a k t củ ế ấu

dạng mũi hình nón với các góc đỉnh khác nhau 45o, 60o t i vi c hình thành xâm ớ ệthực khi v t th chuyậ ể ển động ngầm dưới nước [3] V i nh ng giá tr s xâm th c ớ ữ ị ố ự 

khác nhau, nhóm tác gi ả đã làm rõ vai trò tạo xâm thực ủa mũi hình nón vớc i các kích thước khác nhau khi được đặ ở đầt u v t th ậ ể

5

Hình 1 2 Ảnh hưởng c a m t s loại mũi t i việc hình thành xâm th c

Nhóm tác gi ả S.Morteza Javadpour và Said Farahat cũng có những nghiên

c u tính toán và làm th c nghi m v dòng xâm th c bao quanh v t th i x ng có ứ ự ệ ề ự ậ ể đố ứ

mũi dạng hình nón [26] Nghiên cứu được th c hi n trên m t v t th d ng hình tr ự ệ ộ ậ ể ạ ụ

và được gắn mũi dạng hình nón v i các góc hình nón là 30ớ o, 45o và 60o K t qu cế ả ủa

nghiên cứu đã chỉ ra ảnh hưởng của kích thước hình học mũi hình nón đến chi u dài ề

và đường kính v t xâm thế ực được hình thành phía sau vùng mũi tương ứng v i các ớ

kích thước c a t ng lo i mũi ủ ừ ạ

Hình 1 3 Ảnh hưởng c a kết cấu mũi hình nón t i việc hình thành xâm th c

Hiện tượng siêu xâm th c là m t trong nh ng nghiên c u v công ngh ự ộ ữ ứ ề ệ

nh m mằ ục đích nâng cao được v n t c c a thi t b ậ ố ủ ế ị ngầm dưới nước Khi thi t b ế ị

chuyển động v i tớ ốc độ cao dưới nước, hiện tượng siêu xâm th c có th giúp nó ự ể

giảm đượ ực l c c n ma sát trên b m t và l c c n ả ề ặ ự ả áp suấ ớ ừ môi trườt l n t ng Trong

lĩnh vực qu c phòng thì hiố ện tượng này được nghiên c u và ng d ng trên thi t b ứ ứ ụ ế ị

dạng ngư lôi được lưu ý hơn cả Siêu xâm th c có th xự ể ảy ra đối v i v t th d ng ớ ậ ể ạ

hình tr ụ tròn, hình nón…và hình thành đầu tiên là ở phân đầu c a v t th khi mà ủ ậ ể

v n tậ ốc đạt trên 50 m/s hoặc cao hơn Khi siêu xâm thực x y ra, toàn b b m t vả ộ ề ặ ật

thể được bao ph b i nh ng b t khí nh ủ ở ữ ọ ỏ li ti, khi đó ma sát trên toàn bộ ậ v t th s ể ẽ

m t v t thặ ậ ể Giai đoạn ti p theo là xâm th c phát tri n, ế ự ể ở giai đoạn này vùng xâm

thực lan rộng trên b mề ặt vật th Siêu xâm th c là giai đo n cu i cùng, lúc này xâm ể ự ạ ố

thực tăng kích thước và chi m toàn b chi u dài thiế ộ ề ết bị

Trong những năm gân đây, nghiên cứu v dòng siêu xâm thề ực đã được nhiều nhà khoa h c th c hiọ ự ện Choi và Ruzzene (2006) đã nghiên cứu v ề điều kiện ổn

định c a siêu xâm th c bủ ự ằng phương pháp phần th h u hử ữ ạn Hu và Gao (2010) đã

s d ng ph n mử ụ ầ ềm Fluent để mô ph ng dòn xâm th c 2 pha g m pha l ng và pha ỏ ự ồ ỏhơi trên vật th dể ạng đố ứi x ng

Hình 1 4 Mô tả hiện tượng siêu xâm th c

- Hiện tượng siêu xâm thực trên ngư lôi nhờ hình dáng thân ngư lôi: Khi vận

tốc ngư lôi tăng cao thì nhờ ộ m t thi t b ế ị được g n trên phắ ần đầu ngư lôi như

v t th dậ ể ạng đĩa tròn, vật th dể ạng hình nón V t th này có vai trò t o vùng ậ ể ạ

7

áp su t thấ ấp phía sau, khi ngư lôi chuyển động thì t i nh ng vùng này áp suạ ữ ất

s gi m xuẽ ả ống dưới áp suất hơi bão hòa của nướ ạc t i nhiệt độ tương ứng và

t o ra nh ng b t khí xâm thạ ữ ọ ực khởi ngu n cho hiồ ện tượng siêu xâm thực hình thành

Hình 1 Hi5 ện tượng siêu xâm th c trên ngư lôi nhờ hình dáng k t cấu thân ế

- Hiện tượng siêu xâm th c nhân tự ạo trên ngư lôi: Trên ngư lôi được thi t k ế ếcác đường ng d n khí gas lên phố ẫ ần đầu để khi ngư lôi tăng t c khí gas s ố ẽđược đưa lên để ạ t o các bọt khí và túi khí bao quanh ngư lôi Gây ra hiện tượng siêu xâm th c ự

Hình 1 Hi6 ện tượng siêu xâm th c xảy ra trên ngư lôi Shkval VA111

8

Hình 1 7 Ngư lôi Shkval VA111 được b trí l khí gas trên phỗ n mũi ngư lôiNhư vậy, t i m t giá tr sâu hoạ ộ ị độ ạt động nhất định khi tăng vậ ốc ngư lôi n tlên đồng nghĩa số xâm th c ự  gi m xu ng thì chi u dài v t xâm thả ố ề ế ực trên thân ngư lôi tăng lên, đến m t giá tr v n tộ ị ậ ốc nào đó toàn bộ ậ v t th ể được bao trùm b i nh ng ở ữ

bọt khí xâm t ực, hiện tượh ng siêu xâm thực xảy ra

1.2 V ấ ền đ nghiên c u

1.2.1 Đặ c tính xâm th c trên v ự ậ t thể có mũi dạng mũi côn được cải tiế n

Nghiên c u tính toán và làm th c nghi m v dòng xâm th c bao quanh v t th ứ ự ệ ề ự ậ ể

đố ứng có mũi dại x ng côn [26] Nghiên c u t p trung vào nh ng loứ ậ ữ ại mũi dạng côn

có kích thước góc đỉnh khác nhau, t ừ đó đưa ra ảnh hưởng c a t ng loủ ừ ại mũi này tới

vi c hình thành và phát tri n xâm th c x y ra trên v t th T k t qu nghiên cệ ể ự ả ậ ể ừ ế ả ứu này, mũi côn có góc đỉnh là 60o cho k t qu phát triế ả ển kích thước xâm th c và lự ực

c n t ả ừ môi trường tác d ng lên là tụ ối ưu Do đó, mũi côn có góc đình 60o s ẽ được

t p trung nghiên c u và c i ti n v i các d ng ti t di n l i và lõm khác nhau, t ậ ứ ả ế ớ ạ ế ệ ồ ừ đó

lựa chọn được phương án tối ưu nhất trong việc giảm lực cản

c n v i góc lả ớ ồi  -20= o và -30= o

1.2.2 Tính toán mô ph ng xâm th ỏ ực trên ngư lô i Set53M và mô hình ngư lôi

đượ c g ắn mũi dạ ng cong l ồi và mũi dạ ng cong lõm

T nh ng k t lu n nghiên cừ ữ ế ậ ứu đã thực hi n v hiệ ề ện tượng xâm th c x y ra trên ự ảngư lôi và mộ ố ạ ật s lo i v t th khác, luể ận văn tập trung hướng t i tính toán mô ph ng ớ ỏ

và xây dựng đặc tính xâm thực trên mô hình ngư lôi nguyên mẫu Set53M và một số

dạng được c i ti n t ả ế ừ ngư lôi nguyên mẫu Set53M v i k t cớ ế ấu mũi dạng cong lồi,

dạng cong lõm được đặt ở phần mũi ngư lôi Dạng cong lồi  -20= o và d ng ạ conglõm  = +20o

10

Hình 1 9 Mô hình ngư lôi Set53M được cả ến v i mũi dại ti ng côn lồi và mũi

d ng côn lõm ạSau khi xây dựng được mô hình tính toán với các kích thước đường kính mũi côn khác nhau D = 330 mm, 400 mm, 480 mm tương ứng v i dớ ạng mũi côn lồi và

mũi côn lõm, mô hình bài toán được tính toán dướ ạng bài toán 2D để ựi d l a chọn được mô hinh cho k t qu l c c n tế ả ự ả ối ưu Sau đó, mô hình tối ưu sẽ được tính toán dướ ạng bài toán 3D để ến hành đánh giá và phân tích kếi d ti t qu ả

1.2.3 Thố ng kê t ố c đ ộ làm vi ệ c củ a m t s ộ ố loại ngư lôi

11

CƠ SỞ LÝ THUY T Ế

2.1 Cơ sở lý thuy t v l p biên và l c c n ế ề ả

2.1.1 Khái niệm lớp biên và các đặc trưng củ ớ a l p biên

2.1.1.1 Khái niệm l p biên ớ

L p biên là l p ch t l ng sát thành r n mà ớ ớ ấ ỏ ắ ở đó độ nh t c a ch t lớ ủ ấ ỏng được th ể

hi n rõ nh t khi có chuyệ ấ ển động tương đối gi a ch t l ng và v t r n V n t c trong ữ ấ ỏ ậ ắ ậ ố

lớp biên thay đổ ừi t giá tr không tị ại thành đến giá tr v n t c dòng ngoài Phía ị ậ ốngoài l p biớ ên này (theo phương vuông góc với dòng ch y), ch t lả ấ ỏng được xét là lý tưởng (không có độ nh t), gọi là dòng ngoài ớ

Hình 2 1 L p biên và dòng ngoài 2.1.1.2 Các đặc trưng của lớp biên

- Các chiều dày đ c trưng

a Chiều dày l p biên ớ

Chiều dày l p biên ớ đư c đợ ịnh nghĩa là khoảng cách theo phương pháp tuyế ừn t thành r n ra tắ ới điểm có v n t c b ng 0,99 v n t c dòng ngoài u(x, ) = 0,99 U(x), ậ ố ằ ậ ố 

trong đó u là vận t c trong l p biên, U(x) là v n tố ớ ậ ốc dòng ngoài được xác định t ừbài toán dòng lý tưởng (độ nhớt bằng không)

b Chiều dày d ch chuy n (chi u dày chèn ép) ị ể ề

N u b qua tính nh t c a ch t lế ỏ ớ ủ ấ ỏng, bài toán dòng lý tưởng xét một đường bao profil cánh như một đường dòng Khi xét đến tính nh t c a ch t lớ ủ ấ ỏng, nghĩa là tính

12

đến s t n t i m t l p biên sát b mự ồ ạ ộ ớ ở ề ặt profil, thì đường dòng sát thành được coi là

b d ch chuyị ị ển đi một lượng g i là chi u dày dọ ề ịch chuyể ủa lớn c p biên 1

Có nghĩa là: lưu lượng ch t lấ ỏng đi qua chiều dày l p biên vớ  ớ ậ ối v n t c u b ng ằlưu lượng ch t lấ ỏng đi qua phần ( - 1) có v n tậ ốc là U

1 0

u dy U

n t c dòng ngoài U=U(x,y) là vậ ố

Với chất lỏng không nén được, = ∞ = const H ệthức 1 được viết:2

1 0

Hình 2 2 Chiều dày d ch chuyị n l p biên

c Chiều dày động lượng (chi u dày t n thât xung lề ổ ực)

Chiều dày động lượng (hay  2) là chiều dày trong đó động lượng c a ch t l ng lý ủ ấ ỏtưởng (có v n t c U) bậ ố ằng động lượng tiêu hao trong l p biên: ớ

13

d Chiều dày t n thổ ất năng lượng

Chiều dày t n thổ ất năng lượng 3 được định nghĩa là chiều dày c a m t l p chủ ộ ớ ất

lỏng (lý tưởng) có v n tậ ốc U mà năng lượng c a nó bủ ằng năng lượng tiêu hao trong

w

0

y

u y

- L p biên t ng, miớ ầ ền quá độ và l p biên r ớ ối.

Khi g m t l p biên là r i hoàn toàn thì v n t n t i m t khoọi ộ ớ ố ẫ ồ ạ ộ ảng đầu là ch y t ng dù ả ầ

là r t ngấ ắn

Hình 2 3 Chiều dày d ch chuyị n l p biên Theo phương ngang, lớp biên chia thành hai vùng chính: l p biên trong và l p biên ớ ớngoài

Quy lu t r i trong hai vùng này r t khác nhau Lậ ố ấ ớp biên trong còn được chia thành hai vùng v i mớ ức độ ảnh hưởng của độ nh t phân t và r i khau nhau: vùng logarit ớ ử ố

và màng nh ớt

- Vùng màng nhớt: hi u ng nhệ ứ ớt rất m nh, hi u ng rạ ệ ứ ối nhỏ có thể ỏ b qua

- Vùng logarit: rối tuân theo quy luật logarit

15

Hình 2 4 Các vùng l p biên

2.1.2 Phương trình lớ p biên

2.1.2.1 Phương trình Navier – Stokes

Phương trình vi phân chuyển động c a ch t l ng thủ ấ ỏ ực chính là phương trình NavierStokes Phương trình Navier Stokes đượ- c vi t v i gi thi t ch t l ng Newton Trong ế ớ ả ế ấ ỏtrường hợp độ nh t phân t ớ ử không đổi, = const Phương trình có dạng

Trong đó: F là lực khối đơn vị;

u là véctơ vậ ốn t c tuyệt đối, t là thời gian

D ng t ng quát cạ ổ ủa phương trình năng lượng:

mạch động Phương trình Reynolds cho thấy rõ hơn bản ch t vấ ật lý liên quan đến

rối vì suất hi n thành ph n ng su t Reynolds (ệ ầ ứ ấ u iuj)

u u D

Đố ới v i ch t lấ ỏng không nén được, chuyển động dừng và trong trường h p l p biên ợ ớ

t ng H ầ ệ phương trình Prandtl được vi ết:

19

0 0

00

y y y

u v

Trong đó: u = u(x,y) là v n t c dậ ố ọc trong lớp biên;

v = v(x,y) là v n t c ngang trong l p biên; ậ ố ớU= U∞(x) là vậ ốn t c dòng ngoài;

2.1.3 Hiệ n tư ợ ng tách thành trong l p biên ớ

M t l p biên ộ ớ ổn định có v n t c dậ ố ọc tăng từ giá tr không thành r n c a vị ở ắ ủ ật thể đế n giá tr v n t c dòng ngoài biên gi i l p biên Khi v n t c này có giá tr âm ị ậ ố ở ớ ớ ậ ố ịnghĩa là có sự chảy ngược, t i đó lạ ớp biên đã bịtách thành

Trong quá trình v t th ậ ểchuyển động trong môi trường ch t l ng có tính nh t, ấ ỏ ớ

hiện tượng tách thành l p biên x y ra nh ng vùng ch t l ng có áp suớ ả ở ữ ấ ỏ ất tăng Tại điểm tách thành lớp biên, đường dòng ch t l ng tách kh i b m t v t th m t góc ấ ỏ ỏ ề ặ ậ ể ở ộ

nhất định Điểm tách thành này được xác định theo giá tr Gradient v n t c có ị ậ ốphương vuông góc vớ ềi b m t v t r n Tặ ậ ắ ại điểm tách thành S, giá tr v n t c b ng ị ậ ố ằkhông

Hình 2 5 Đi m tách thành l p biên

20

2.1.4 L ự c cản củ ậ a v t chuy ể n đ ộ ng trong ch ấ t lỏng

2.1.4.1 Khái niệm lực cả ủn c a môi trường chất lỏng đến chuyển động của ngư

lôi

M t trong nhộ ững tính năng hành hải quan tr ng cọ ủa ngư lôi là tính di động ứ, t c là

kh ả năng ngư lôi chuyển động v i v n tớ ậ ốc đã cho khi sử ụ d ng m t cách hi u qu ộ ệ ảcông suất của thiế ị năng lượt b ng

L c c nự ả là l c tác d ng lên v t th ự ụ ậ ể (ngư lôi) từ phía môi trường nước Để

đảm b o chuyả ển động ổn định, c n phầ ải đặt vào v t th m t l c b ng v tr s và ậ ể ộ ự ằ ề ị ốngược v ề hướng v i l c c n, l c này g i là ớ ự ả ự ọ lực đẩy có ích Thiế ịt b sinh ra lực đẩy

có ích gọi là thiế ị đẩ t b y

L c c n tác d ng lên v t th chuyự ả ụ ậ ể ển động ph ụ thuộc vào hình d ng, kích ạthước, tốc độ chuyển động c a nó và tính ch t v t lý c a ch t l ng Do tính ch t ủ ấ ậ ủ ấ ỏ ấchuyển động của ngư lôi là chuyển động hoàn toàn dưới nước do đó lực c n c a ả ủngư lôi chỉ duy nh t là l c c n ấ ự ả nước

nó không ph ụthuộc vào áp su t và nhiấ ệt độ Đố ới nưới v c ng t, khọ ối lượng riêng 

= 1.000 kg/m3 = 1,0 t/m3, trọng lượng riêng  = g = 9.810 N/m3 = 9,81 kN/m3 Đối

bao ch u tác d ng c a m t l c thị ụ ủ ộ ự ủy động y u t , thành ph n pháp tuy n (vuông góc ế ố ầ ế

v i v bao ngoài) c a nó bi u di n l c áp suớ ỏ ủ ể ễ ự ất pdS, còn thành ph n ti p tuyầ ế ến (hướng dọc theo đường dòng) l c ma sát – ự dS Tích phân các l c y u t kh o sát ự ế ố ảtrên toàn b di n tích mộ ệ ặt ướt S và chiếu lên phương chuyển động, ta nhận đượ ực c l

c n chuyả ển động của ngư lôi

P F

L c c n ma sát phát sinh do tính nh t c a ch t l ng L c c n áp su t có bự ả ớ ủ ấ ỏ ự ả ấ ản chất ph c tứ ạp hơn, một ph n cầ ủa nó cũng được quy ước là do tính nh t c a ch t ớ ủ ấ

l ng, ph n còn lỏ ầ ại liên quan đến s hình thành sóng Vì v y, l c c n áp su t có th ự ậ ự ả ấ ểđược chia thành hai thành ph n: ầ

P W VP

Thành ph n th nh t c a l c c n áp su t là ầ ứ ấ ủ ự ả ấ R W – l c c n sóngự ả V t th ậ ểchuyển động g n m t thoáng t do kéo theo s hình thành sóng, dầ ặ ự ự ẫn đế ựn l c áp su t ấphân b l i trên toàn b b m t v t th so v i áp su t trong ch t l ng sâu vô h n ố ạ ộ ề ặ ậ ể ớ ấ ấ ỏ ạNgư lôi chuyển động ở sâu dưới nước s không t o ra sóng và th c t không t n t i ẽ ạ ự ế ồ ạ

lực cản sóng

Thành ph n th hai c a l c c n áp su t là ầ ứ ủ ự ả ấ R VP – l c c n hình dángự ả Thành

ph n này t n t i n u có l p biên v i s bi n hình c a biầ ồ ạ ế ớ ớ ự ế ủ ểu đồ áp su t trên b mấ ề ặt

v t thậ ể Tính đến b n ch t v t lý c a các thành ph n l c c n, bi u th c l c c n có ả ấ ậ ủ ầ ự ả ể ứ ự ảthể nhận được ở ạ d ng

22

tác d ng c a l c nh t g i là ụ ủ ự ớ ọ l p biênớ Ở phía đuôi, nó tách khỏ ỏi v bao, hình thành nên v t thế ủy động ho c là ặ dòng theo Toàn b ộthể tích còn lại đều được g i là ọ dòng ngoài, ở đây chấ ỏng đượt l c cho là ch t lấ ỏng lý tưởng Khi đó thự ếc t toàn b tộ ổn thất năng lượng ch phát sinh trong l p biên ỉ ớ

Dòng chấ ỏt l ng trong l p biên có th ớ ể chả ầ (khi s ố Reyn tương đối

nh ) hoỏ ặc chả ốy r i khi s ố Reynolds vượt quá giá tr t i h n Ch ị ớ ạ ế độ chuyển động trong lớp biên xác định thành ph n nh t khi không có s tách dòng ch y vòng qua ầ ớ ự ả

2.2 Cơ sở lý thuyết về xâm th c đ i v i v t th dạng ngư lôi

2.2.1 Đặc trưng cơ bả n dòng ch y xâm th c ả ự

2.2.1.1 Áp suất và Gradient áp su t ấ

Đố ới v i dòng ch y không xâm thả ực thì động l c h c dòng ch y không b nh ự ọ ả ị ảhưởng b i tr s áp su t tham chi u mà nó ch ph thu c vào tr s Gradient áp su t ở ị ố ấ ế ỉ ụ ộ ị ố ấTuy nhiên đố ới v i dòng ch y xâm th c thì tr s áp su t tham chi u là thông ch y u ả ự ị ố ấ ế ủ ếquyết định tới đặc tính động h c dòng ch y và khi v i giá tr áp su t thọ ả ớ ị ấ ấp hơn thì xâm thực được hình thành và phát tri n trên b mể ề ặt vật thể

Để ự đoán đượ ự hình thành ban đầ d c s u c a xâm th c b ng vi c tính toán lý ủ ự ằ ệthuyết và tính toán phương pháp số thì một phương pháp được s dử ụng đó là so

chảy K t qu tính toáế ả n được kiểm chứng b ng thằ ực nghiệm

Trường h p dòng chợ ảy trượ ốt r i là m t trong nhộ ững trường h p ph c t p ợ ứ ạ

nh t Vì th k t qu ấ ế ế ả được ki m ch ng b ng th c nghi m ho c bán th c nghiể ứ ằ ự ệ ặ ự ệm Những ti n b trong viế ộ ệc tính toán động l c h c dòng chự ọ ảy đã dự đoán được thời điểm b t đ u hình thành xâm th c đ i v i m t s mô hình xâm thắ ầ ự ố ớ ộ ố ực đơn giản

Trong trường h p dòng ch y xoáy có th s dợ ả ể ử ụng các mô hình xoáy đơn

gi n, ch ng hả ẳ ạn như các mô hình của Rankine hoặc Bergers Các mô hình này đã cho thấy được hi u qu v i bài ệ ả ớ toán ước lượng hai tham s là s ố ự lưu thông xung quanh dòng xoáy và kích thước lõi nh t c a nó ớ ủ

Áp suất đóng vai trò quan trọng trong s phát tri n các b t khí xâm th c ự ể ọ ựChẳng hạn như các mô hình bọt dính trên các cánh ng m và chân v t cầ ị ần điều ki n ệ

là áp suất không đổi dọc theo biên Theo quan điểm v t lý, s ậ ự thay đổi trong việc phân b áp suố ất đã gây ra sự thay đổi trong Gradient áp suất và dó đó làm thay đổi

s ự tương tác lớp biên Khi một lượng các b t khí v ọ ỡ ra ở vùng áp su t thấ ấp, ban đầu dòng ch y không t o b t xâm th c, phân b áp su t có th ả ạ ọ ự ố ấ ể thay đổi đáng kể và s ựtương tác giữa dòng ch y không t o xâm th c và dòng ch y t o xâm thả ạ ự ả ạ ực được chu

ý

24

2.2.1.2 Mặt phân cách giữa pha lỏng và pha hơi

Dòng b t khí giọ ống như dòng chấ ỏt l ng g m hai pha là pha khí và pha lồ ỏng đặc trưng bởi b mề ặt tương tác Tuy nhiên chúng lại có nh ng ph thu c vào các ữ ụ ộđiều kiện bên ngoài như sự tăng giảm áp su t Dòng ch y hai pha ch a b t khí ấ ả ứ ọthường không thay đổi mật độ trung bình

Hình 2 6 M t phân cách pha l ng hơi

Xét hai trường hợp được quan tâm:

- Đố ới trười v ng h p b t khí hình c u có bán kính R(t) là hàm s c a th i gian, ợ ọ ầ ố ủ ờ

v n t c pháp tuy n c a b m t là ậ ố ế ủ ề ặ dRdt Trong trường hợp lưu lượng không đáng kể v n=v vn=dRdt

25

- Đố ới trười v ng h p b t khí ợ ọ ổn định g n liắ ền với biên bao quanh b i dòng chở ất

l ng thì ỏ dn dt =0 Gi ả định là lưu lượng kh i qua b mố ề ặt là không đáng kể thì

v n t c pháp c a chậ ố ủ ất lỏng và hơi cũng bằng 0 Do đó vậ ốn t c bên ngoài dòng chả ạy t i bề ặ m t tiếp tuy n vế ới biên khoang hơi có giá trị 1 f

12

V

p p U

p ref và p v: lần lượt là áp xu t ấ tại điểm khảo sát và áp su hơi bão hòa, Pa; ất

là khối lượng riêng của chất lỏng, Kg/m3;

U∞ là vậ ốn t c dòng ch y, m/s ả

S xâm th c là t l giố ự ỉ ệ ữa độ chênh l ch áp suệ ất tĩnh bên trong dòng chảy với

áp suất động S xâm thố ực là đại lượng không th ứ nguyên dùng để đồ ng d ng gi a ạ ữ

mô hình thực và mô hình thí nghiệm

26

2.2.2.2 H s áp su t ệ ố ấ

H s áp suệ ố ất được xác định b i bi u th c ở ể ứ

ref 2

12

p

p p C

p ref và p∞: lần lượt là áp xu t tấ ại điểm đang xét;

và áp suất tại điểm xa điểm đang xét;

là khối lượg riêng của chất lỏng;

U∞ là vậ ốn t c dòng ch y ả2.2.2.3 S Reynolds ố

S ố Reynolds đặc trưng cho mức đ ố ủộ r i c a dòng chảy, được xác định ởi b

S ố Froude đặc trưng cho lực quán tính và lực trọng trường, được xác định

bởi biểu thức:

27

2

r

U F

S Froude là tiêu chuố ẩn đánh giá cho bài toán có mặt thoáng là nước – khí

S ph thu c này là l n nh t khi giá tr c a s Froude r t nh ự ụ ộ ớ ấ ị ủ ố ấ ỏ tương ứng v i tác ớ

động c a l c trủ ự ọng trường là l n nh t ớ ấ

2.2.3 Điề u kiệ n xu t hi n xâm th c trên v ấ ệ ự ậ t thể ạng ngư lôi d

Xét một dòng chảy bao quanh ngư lôi

Hình 2 7 Dòng chảy bao quanh ngư lôiTrong đó: U∞ và p∞là vậ ốn t c và áp suất của dòng t i ớ

ng dòng

1 và 2 là hai điểm trên đườ

Áp dụng phương trình Becnuly cho hai điểm 1 và 2 ta được:

12

V

U V

12

V

p p U

12

V

p p U

pv: áp suất hơi bão hòa của chấ ỏng; t l

ng riêng ch ng;

U∞: vậ ốn t c dòng t i ớ

y khi áp su t t m kh o sát trên b m t v t th nh c b ng

áp suất hơi bão hòa của ch t lỏấ ng thì hiện tượng xâm th c đư c hình thành ự ợ

Khi s xâm th c th p thì xâm th c x y ra t i vùng có di n tích lố ự ấ ự ả ạ ệ ớn hơn nó có thể làm phá h y b m t v t r n Trong m t s trư ng h p xâm th c có th bao trùm ủ ề ặ ậ ắ ộ ố ờ ợ ự ểtoàn b v t th , hiộ ậ ể ện tượng này g i là siêu xâm th c Khi hiọ ự ện tượng siêu xâm thực

29

x y ra thì s c c n do ma sát trên toàn b v t th ả ứ ả ộ ậ ể được bao ph b i túi khí xâm thủ ở ực

s ẽ được giảm đáng kể và điều này ph thuụ ộc vào độ nhớt của chất lỏng ( )

3.1 Trình t tính toán trong Ansys Flow (CFX)

Hình 3 1 tính toán trong Ansys Flow (CFX) Sơ đồTrước khi ti n hành mô ph ng bài toán xâm th c c n xây dế ỏ ự ầ ựng được mô hình tính toán, Ansys cung c p ph n mấ ầ ềm DesignModeler để ngườ ử ụi s d ng có th ểxây d ng các mô hình d ng hình h c c a mô hình nghiên c u ự ạ ọ ủ ứ DesignModeler có

đầy đủ các công c v hụ ẽ đồ ọa để có th xây dể ựng được các mô hình t ừ đơn giả ớn t i

ph c tứ ạp Người dùng cũng có thể ử ụ s d ng các ph n mầ ềm đồ ọa kĩ thuật khác để hxây d ng mô hình t ự ừ đó đưa vào mô phỏng bài toán

Các ph n m m h ầ ề ỗ trợ trực tiếp như: ACIS, CATIA v5, IGES, Parasoild, ProENGINEER, Solid Edge, SolidWorks Inventor Professional và

Mô hình d ng hình h c xây dạ ọ ựng được s ẽ được chuyển sang bước lưới hóa trong ph n ầ MESHING Nó cung c p kh ấ ả năng linh hoạt trong việc chia lưới cho mô hình hoàn ch nh, bao g m c kh ỉ ồ ả ả năng sử ụng lướ d i phi c u trúc có th tấ ể ạo được lưới cho các mô hình hình học ph c tứ ạp tương đối dễ dàng

Sau khi chia lưới mô hình được đưa vào khai báo và tính toán xử lý trong Ansys Flow (CFX) Ansys Flow cung cấp môi trường làm vi c r t trệ ấ ực quan giúp

Design

Modeler

• Xây dựng mô hình bài toán;

• Ngoài ra có thể xây dựng mô hình tính bằng các phần mềm 3D như Solidworks, Inventor Professional ;

Meshing

• Chia lưới mô hình tính và vùng không gian tính Domain;

• Định nghĩa các đường, mặt và khối của mô hình.

Ansys

Flow

CFX

• Khai báo, đặt các điều kiện biên để tính toán;

• Tiến hành các công việc tiền xử lý số liệu;

• Thực hiện tính toán trên phần mềm Ansys Flow (CFX.)

30

người dùng có th thao tác m t cách thu n tiể ộ ậ ện đặt điều ki n biên, xu t và x lí s ệ ấ ử ốliệu m t cách d dàng ộ ễ

3.2 Xây d ng mô hình bài toán và phương pháp t nh

3.2.1 Xây d ng mô hình bài toán ự

Mô hình bài toán được xây d ng trên ph n m m SolidWorks và vùng không ự ầ ềgian tính toán được ch ỉra trên Hình 3.2

Hình 3 2 K ch thư c mô hình tính và không gian tính toán

kích thước lưới nh nh t là 3.5 mm và kích ỏ ấ thước lướ ới l n nh t là 100 mm Vùng ấkhông gian tính toán được chia v i s ớ ố nút lưới là 242197 và s ph n t lư i là 6261 ố ầ ử ớ

Hình 3 3 Chia lư i vùng không gian tính