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)

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 b

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)

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 giữ vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu suất vận hành của các phương tiện, tiết kiệm nhiên liệu và cải thiện tính

ổn định trong quá trình di chuyển Những cải tiến về thiết kế khí động học không chỉ giúp giảm thiểu lực cản của không khí mà còn góp phần quan trọng vào việc tăng cường

sự an toàn cho người lái, giảm tiếng ồn trong cabin và tối ưu hóa trải nghiệm lái xe tổng thể

Sự ra đời của phần mềm mô phỏng đặc tính khí động lực học đã tạo ra một bước đột phá lớn, cho phép các kỹ sư và nhà thiết kế có khả năng phân tích, kiểm tra và tối ưu hóa hiệu quả của các yếu tố khí động lực học ngay từ giai đoạn đầu của quá trình thiết

kế Bằng cách sử dụng các mô hình toán học phức tạp, các thuật toán tiên tiến và khả năng hiển thị hình ảnh 3D chân thực, phần mềm này giúp mô phỏng một cách chính xác luồng không khí xung quanh xe Điều này không chỉ giúp dự đoán mà còn cải thiện các chỉ số quan trọng như lực cản, lực nâng và áp lực khí động học, từ đó tối ưu hóa thiết

kế và nâng cao hiệu suất hoạt động của xe

Mục lục

I Xây dựng mô hình nguyên mẫu và cải tiến 4

II Xuất file thể hiện kết quả mô phỏng trên ô tô 5

1 Tạo project trong module Flow Simulation 5

2 Xuất hình ảnh mô phỏng phân bố áp suất dòng khí xung quanh mô hình 12 3 Xuất hinhg ảnh mô phỏng vận tốc dòng khí xung quanh mô hình 12

4 Xuất ảnh mô phỏng dòng khí xung quanh mô hình 13

5 Xuất đồ thị phân bố áp suất xung quanh mô hình 14

6 Tính lực cản và hệ số cản 14

III Kết luận 15

Nội dung kiểm tra

Chú thích hình chiếu:

I Xây dựng mô hình nguyên mẫu và cải tiến

Hai mô hình sử dụng phần mềm solidwork và module 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

II Xuất file thể hiện kết quả mô phỏng trên ô tô

1 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) và 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

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

a Mô hình cải tiến

b Mô hình nguyên bản

3 Xuất hinhg ảnh mô phỏng vận tốc dòng khí xung quanh mô hình

a Mô hình cải tiến

b Mô hình ban đầu

4 Xuất ảnh mô phỏng dòng khí xung quanh mô hình

a Mô hình cải tiến

b Mô hình ban đầu

5 Xuất đồ thị phân bố áp suất xung quanh mô hình

6 Tính lực cản và hệ số cản

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

𝐹𝑑 = 1

2 𝜌 𝐶𝑑 𝐴 𝑉

2 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:

𝐶𝑑 = 𝐹𝑑 2

𝜌 𝐴 𝑉2

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

𝐹𝑙 = 1

2 𝜌 𝐶𝑙 𝐴 𝑉

2

Từ đó ta có thể suy ra:

𝐶𝑙 = 𝐹𝑙 2

𝜌 𝐴 𝑉2

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

Thông số Xe nguyên bản Xe cải tiến

Hệ số cản 0.416 0.421

Hệ số nâng 0.445 0.408

Lực cản (N) 494.528 502.143

Lực nâng (N) 527.998 486.14

III Kết luận

Bài nghiên cứu mang tên “Mô phỏng, phân tích đặc tính khí động lực học của cánh gió sau trên dòng xe Hatchback” có mục tiêu đánh giá ảnh hưởng của cánh gió sau đến tính khí động lực học, với mẫu xe là Nissan G-TR R35 Nghiên cứu sử dụng phương trình Navier – Stokes, mô hình nhiễu loạn k – ε, cùng các phương trình và hàm tiêu chuẩn trong mô phỏng CFD Qua việc mô hình hóa và mô phỏng trên Solidworks 2021, kết quả cho thấy khi lắp cánh gió sau, hệ số cản tăng 1.3% và hệ

số nâng giảm 45% Điều này chứng tỏ cánh gió sau giúp cải thiện tính ổn định của

xe khi di chuyển, hỗ trợ cho ô tô hoạt động ổn định ở tốc độ cao Tuy nhiên, sự giảm lực nâng lại dẫn đến tăng lực cản không khí Nghiên cứu kết luận rằng lắp cánh gió sau có thể làm tăng hệ số cản, ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất tiêu thụ nhiên liệu, nhưng đồng thời giảm lực nâng, giúp cải thiện tính ổn định khi xe chạy ở tốc độ cao Nghiên cứu cung cấp cái nhìn về tác động của cánh gió sau đối với khí động lực học của ô tô Kết quả có thể được áp dụng trong các nghiên cứu tiếp theo nhằm thiết kế cánh gió sau hiệu quả hơn, từ đó tiết kiệm nhiên liệu và tối ưu hóa hiệu suất khí động lực học