Bài tập thực hành 2 môn khí Động lực học Ô tô Ứng dụng phần mềm mô phỏng Đặc tính khí Động lực học Ô tô (Ô tô nguyên bản và cải tiến) 2

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÀI TẬP THỰC HÀNH 2 MÔN: KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Ứng dụng phần mềm mô phỏng đặc tính khí động lực học ô tô Ô tô nguyên bả

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÀI TẬP THỰC HÀNH 2

MÔN: KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ Ứng dụng phần mềm mô phỏng đặc tính khí động lực học ô tô

(Ô tô nguyên bản và Cải tiến)

Họ và tên Ngô Văn Hhuy

GVHD Ts.Nguyễn Khôi Nguyên

TP Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 10 năm 2024

LỜI NÓI ĐẦU

Trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại, khí động lực học đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu suất vận hành, tiết kiệm nhiên liệu và cải thiện tính ổn định của phương tiện Những cải tiến về thiết kế khí động học không chỉ giúp giảm lực cản không khí mà còn góp phần tăng cường sự an toàn, giảm tiếng ồn và tối ưu hóa trải nghiệm lái xe

Phần mềm mô phỏng đặc tính khí động lực học ra đời như một công cụ đột phá, cho phép các kỹ sư và nhà thiết kế phân tích, kiểm tra và tối ưu hóa hiệu quả các yếu tố khí động lực học của ô tô ngay từ giai đoạn thiết kế Thông qua việc sử dụng các mô hình toán học, thuật toán tiên tiến và khả năng hiển thị hình ảnh 3D, phần mềm này giúp mô phỏng chính xác luồng không khí quanh xe, từ đó dự đoán và cải thiện các chỉ số quan trọng như lực cản, lực nâng và áp lực khí động học

Mục lục

1 Xây dựng mô hình nguyên mẫu và cải tiến 4

2 Xuất các file thể hiện kết quả mô phỏng trên ô tô 6

a Xuất hình ảnh mô phỏng phân bố áp suất dòng khí xung quanh mô hình 13

b Xuất hình ảnh mô phỏng vận tốc dòng khí xung quanh mô hình 14

c Xuất hình ảnh mô phỏng phân bố áp suất trên mô hình 15

d Xuất hình ảnh mô phỏng dòng khí xung quanh mô hình 16

e Xuất đồ thị phân bố áp suất xung quanh mô hình 17

f Tính lực cản và hệ số cản 17

g Tính lực nâng và hệ số nâng 18

h Xuất file “.gif ” mô phỏng dòng khí xung quanh mô hình 19

3 Kết luận sau khi cải tiến mô hình 20

Chú thích hình chiếu

Mặt A: Right Plane

Mặt B: Front Plane

NỘI DUNG KIỂM TRA

Mặt C: Top Plane Mặt D: Trimetric

1 Xây dựng mô hình nguyên mẫu và cải tiến

Hai mô hình sử dụng phần mềm SolidWorks và module Flow Simulation để mô phỏng

Mặt

A

Mặt

B

Mặt

C

Mặt D

Ở mô hình cải tiến chúng ta sẽ vẽ thêm chi tiết sau:

Chi tiết: Đuôi gió phía sau

2 Xuất các file thể hiện kết quả mô phỏng trên ô tô

Tạo Project trong module Flow Simulation:

Bước 1: Chọn module Flow Simulation→Wizard→Đặt tên project sau đó chọn

Next

Bước 2: Trong Unit system → Chọn hệ đơn vị phù hợp (Ở đây chọn hệ SI) → ấn

Next

Bước 3: Ở Analysis type → tích chọn External → bỏ các tích ở mục như hình → ấn

Next

Bước 4: Mở rộng mục Gases→Pre-Defined→Chọn Air và nhấn Add→ấn Next

Bước 5: Ấn Next

Bước 6: Tuỳ vào hệ trục toạ độ ta thay đổi thông số tốc độ gió phù hợp ở

Velocity in X/Y/Z direction → Chọn Coordinate System → Chọn trục toạ độ

phù hợp → Finish

Sau khi Finish chúng ta sẽ có được kết quả như sau:

Bước 7: Tạo các mục tính toán lực tác dụng và hệ số cản, hệ số nâng

- Tạo tính toán lực tác dụng: Chuột phải Goals → Chọn Insert Global Goals → Tích chọn lực hướng vào xe và từ dưới lên (Ở đây là lực Force (Y) và Force (Z) → Chọn đúng hệ trục toạ độ → Tích hoàn thành

- Tạo tính toán hệ số cản và hệ số nâng: Chuột phải Goals → Chọn Insert Equation Goal

→ Nhập công thức nội suy từ công thức sau với hệ số cản Cd là ẩn chưa biết

𝐅𝐝 = 𝟏

𝟐 𝛒 𝐂𝐝 𝐀 𝐕

𝟐

Tương tự thay Fd bằng Fl, Cd bằng Cl ta sẽ được biểu thức tính lực nâng

Kết quả ta được 4 mục như hình

Bước 8: Tuỳ chỉnh độ chi tiết của lưới bao phủ mô hình Chọn Mesh → Chuột phải

Global Mesh → Edit Definition → (Mặc định là 3)→ Tích hoàn thành

Bước 9: Trên thanh công cụ chọn Run → Tích vào New Calculation → chọn Run

Tích vào mục như hình, kết quả trả về như hình

a Xuất hình ảnh mô phỏng phân bố áp suất dòng khí xung quanh mô hình

Mặt A: Right Plane Mặt B: Front Plane

Mặt C: Top Plane

Mặt

A

Mặt

B

Mặt

C

b Xuất hình ảnh mô phỏng vận tốc dòng khí xung quanh mô hình

Mặt A: Right Plane Mặt B: Front Plane

Mặt C: Top Plane

Mặt A

Mặt B

Mặt C

Mặt A: Right Plane Mặt B: Front Plane

Mặt C: Top Plane

Mặt A

Mặt B

Mặt C

d Xuất hình ảnh mô phỏng dòng khí xung quanh mô hình

Mặt A: Right Plane Mặt B: Front Plane

Mặt C: Top Plane

Mặt A

Mặt B

Mặt C

Mô hình cải tiến Mô hình nguyên bản

e Tính lực cản và hệ số cản

Để tính lực cản ta có công thức (trong trường hợp chạy trong môi trường không khí):

Trong đó:

Fd - Lực cản (N)

𝜌 – khối lượng riêng của chất lỏng (không khí 𝜌 = 1.204 kg/m3)

Cd – Hệ số cản

A – Diện tích tiếp xúc (m2)

v – Vận tốc (m/s)

Từ đó, ta có thể suy ra:

Từ các công thức trên ta vận dụng vào mô phỏng và được kết quả sau:

Kết quả tính toán lực cản và hệ số cản Cd mô hình nguyên bản

Kết quả tính toán lực cản và hệ số cản Cd mô hình cải tiến

f Tính lực nâng và hệ số nâng

Để tính lực nâng ta có công thức (trong trường hợp chạy trong môi trường không khí):

Trong đó:

Fl - Lực nâng (N)

𝜌 – khối lượng riêng của chất lỏng (không khí 𝜌 = 1.204 kg/m3)

Cl – Hệ số nâng

A – Diện tích tiếp xúc (m2)

v – Vận tốc (m/s)

Từ đó, ta có thể suy ra:

Từ các công thức trên ta vận dụng vào mô phỏng và được kết quả sau:

Kết quả tính toán lực nâng và hệ số nâng Cl mô hình nguyên bản

Kết quả tính toán lực nâng và hệ số nâng Cl mô hình cải tiến

g Xuất file “.gif ” mô phỏng dòng khí xung quanh mô hình

Gif 1 Mô phỏng dòng khí xung quanh mô hình nguyên bản

Gif 2 Mô phỏng dòng khí xung quanh mô hình cải tiến

Lưu ý: Tệp gif có thể không hoạt động trong Word, giảng viên để xem tốt được tệp gif

có thể mở trực tiếp ở trong thư mục chứ bản Word này

3 Kết luận sau khi cải tiến mô hình

Như kết quả mọi người có thể quan sát ở bài nghiên cứu này, các hệ số tính toán được

của mô hình mới là hệ số cản Cd=0.450, hệ số nâng Cl=0.322 So sánh với kết quả mô

hình nguyên bản thì các hệ số đã giảm tương đối rõ rệt lần lượt là Cd giảm 12.7%, Cl

giảm 42% Qua kết quả trên chúng ta có thể đưa ra kết luận rằng, đối với sự thay đổi phù

hợp với từng loại xe như lắp thêm cánh gió phía sau sẽ giúp tăng hiệu suất hoạt động

của xe, giảm lực cản của không khí, tăng độ bám đường cho xe, giảm mức tiêu thụ nhiên

liệu giúp cho xe động cơ đốt trong trở nên thân thiện hơn với môi trường