Khảo sát hiệu quả của tấm phẳng điều khiển dòng chảy qua tiết diện cầu bằng phương pháp số

iv TÓM TT D         thích xoáy và   .             . v ABSTRACT The study of the aerodynamic stability of long-span suspension bridge is very important in design state. One of control methods is to change the flow over the bridge deck, so that the aerodynamic forces will be changed. This study investigates the effectiveness of control surface attached to bridge deck by using the immersed boundary method. The results show that the values of the aerodynamic forces are reduced after controlling the control surfaces. vi MỤC LỤC    i  ii  iii  iv ABSTRACT v  vi  viii  ix DANH SÁCH CÁC HÌNH x Chương 1. TỔNG QUAN 1  1  2  4 1 5 Chương 2. TỔNG QUAN V PHNG PHÁP BIểN NHÚNG 6 Chương 3. PHNG PHÁP BIểN NHÚNG CHO BIểN CỨNG 8  8  9  9  10 -stokes 11  11  12  13 vii  14  16  18  19 Chương 4. CU TRÚC HÀM DIRAC DELTA 21 Chương 5. KT QU TệNH TOÁN 26  26  28 Chương 6. KT LUN VÀ HNG PHÁT TRIN 42  42  43  44 THE 2012 INTERNATIONAL CONFERENCE ON GREEN TECHNOLOGY AND SUSTAINABLE DEVELOPMENT 45 NUMERICALLY STUDY EFFECTIVENESS OF CONTROL SURFACE ON AERODYNAMIC OF BRIDGE DECK BY USING IMMERSED BOUNDARY METHOD 46 INVESTIGATING THE FLOW OVER BRIDGE DECK CONTROLLED BY CONTROL SURFACES BY USING IMMERSED BOUNDAY METHOD 51 viii KÝ HIU KHOA HC           kk YXtsYtsXts ,,,,, X c cho bi t cm trên biên  t hàm c dài cung s và thi gian t-1        tsFtsF yx ,,,F là lc biên (boundary force density)           kk VUtsVtsUts ,,,,, U là vn tc ci Lagrangian        tftf yx ,,, xxf  là lc vt th c tích h-Stokes    yx,x là t i Eulerian         tvtut ,,,, xxxu  là vn tc ct ( theo 2 chiu x, y)    tp ,x là áp sut ct.   là khng riêng ct    nht  u* là vn tng vn tc)  p là gradient áp sut. là toán t Laplace  (.t ký hic dùng : (  .) thay vì (vi grap,div c s dng trong toán t laplace)  L b là chiu dài cng cong khép kín Γ        ,    =         y  Y  là hàm Dirac Delta. 2 2 2 2 yx               yx grap     , +=∇.= yδ δ xδ δ div ix DANH SÁCH CÁC BNG Bng 5.1:  27 Bng 5.2:  27 Bng 5.3: C D 37 Bng 5.4: C L 38 Bng 5.5: C M 40 x DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1:  2 Hình 1.2:  3 Hình 1.3:  3 Hình 1.4:  3 Hình 2.1:  6 Hình 3.1:    10 Hình 3.2:  13 Hình 4.1:  25 Hình 5.1:  26 Hình 5.2: θ=30 0 26 Hình 5.3:  α là 0 0 28 Hình 5.4: t = 6.6s 31 Hình 5.5:  α = 0 0 33 Hình 5.6: θ=30 0 α = 0 0 33 Hình 5.7: α 37 Hình 5.8:  α 39 Hình 5.9:  α 40 1 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 GII THIU CHUNG D   thì     ,       ,         . M    V                . Thí ,                            Dynamics--Structure Interaction-   (Immersed Boundary Methods -   2        Tron          .  1.2 LCH S NGHIểN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NC            ichi MIYACHI, Masahiro YONEDA và Katsuya EDAMOTO.    ình 1.1 Hình 1.1:   b = 20 mm. Thí θ θ = 30 0 và góc θ = 45 0 . 3 Hình 1.2:    là u   là α = + 3 0 . Hình 1.3:  Hình 1.4:  có   , ba   [...]... NHI M VỤ CỦA LU N VĂN Các nội dung nghiên cứu chính trong luận văn: - Vận dụng phương pháp biên nhúng để tính toán, mô phỏng động học tương tác giữa lưu chất và tiết diện cầu Sử dụng ngôn ngữ lập trình Matlab tính toán và lập trình - Tính lực nâng, lực cản, moment, áp suất, và mô phỏng dòng chảy qua tiết diện cầu - Xác định mức độ hiệu quả ổn định khí động học của tấm phẳng đối với tiết diện cầu - Xác... moment, khối lượng riêng của lưu CL = FL , C� = FD , C� = M chất ρ, vận tốc của lưu chất u, và chiều rộng tiết diện cầu B Hình 5.1: Kích thước tính toán tiết diện cầu không có tấm phẳng Hình 5.2: Kích thước tính toán tiết diện cầu lắp đặt tấm phẳng với góc θ 26 B ng 5.1: Các hệ số tính toán Kích thước miền lưu chất Ω(0.8x0.5) 0.8x0.5 Số điểm lưới theo phương x Nx = 800 Số điểm lưới theo phương y Ny = 500... 5.2: Kí hiệu các hệ số trong biểu đồ CD, CL, CM CD-θ, CL-θ, CM-θ Hệ số cản, nâng, và moment cho cầu không có tấm phẳng Hệ số cản, nâng, và moment cho cầu lắp đặt tấm phẳng góc θ = {250, 300, 350, 400, 450} 27 5.2 K T QU TÍNH TOÁN VÀ NH N XÉT t(s) Hình 5.3: Dòng chảy qua tiết diện cầu tại góc tới α = 00 Không có tấm phẳng Lắp đặt tấm phẳng góc θ = 300 1 2 3 4 5 6 7 8 28 9 10 11 12 13 14 15 16 29 ...1 Tấm phẳng có hiệu quả cải thiện sự ổn định khí động lực chống lại sự kích thích xoáy của cầu 2 Tấm phẳng được lắp đặt với góc θ = 300 có tác dụng tốt cho ổn định khí động học chống lại rung xoắn 3 Hiệu quả của tấm phẳng chống rung xoắn có thể được đánh giá bởi giá trị dCM/ dα trong các thí nghiệm khí động lực Thí nghiệm trên đã chứng minh được tấm phẳng có hiệu quả tốt chống lại rung... 25 Chương 5 K T QU TÍNH TOÁN 5.1 SỐ LI U TÍNH TOÁN VÀ L P TRÌNH: Tác giả tính toán cho biên dạng cầu không có tấm phẳng và biên dạng cầu có lắp đặt tấm phẳng với chiều rộng của tiết diện cầu B = 0.2 và góc θ = {250, 300, 350, 400, 450} Miền lưu chất thổi với vận tốc u hợp với phương biên dạng cầu một góc tới α = {-6,-4,-2,0,2,4,6} Các hệ số nâng CL, hệ số cản CD và hệ số moment CM được tính như sau:... bật Lợi thế lớn của phương pháp này khi so sánh với các phương pháp số khác là để mô phỏng một vật thể nhúng cố định hoặc di chuyển, với bất kỳ hình dạng hình học, sử dụng một mạng lưới Cartesian cố định (Euler lưới) u điểm của phương pháp IBM:  Sử dụng phương pháp chia lưới giống như phương pháp sai phân hữu hạn là chia lưới trên toàn miền Chia lưới trên toàn miền có lợi hơn các phương pháp khác là... phải tìm ra một phương pháp mà việc chia lưới là đơn giản hơn để phân tích một cách có hiệu quả cho việc tính toán, và hiện nay nhiều nước và nhiều nhà khoa học trên thế giới đang nghiên cứu một phương pháp mà việc chia lưới rất là đơn giản bằng cách chia lưới trực tiếp trên các ô vuông của lưới Cartesian Phương pháp đó có tên là Phương pháp nhúng biên ” (Immersed Boundary Method) Phương pháp Immersed... nghiên cứu lưu lượng máu quanh van tim Đặc trưng phân biệt của phương pháp này là toàn bộ việc mô phỏng được tiến hành trực tiếp trên lưới Cartesian, mà không phụ thuộc vào hình dạng của vật thể Từ khi Peskin giới thiệu phương pháp này, thì nhiều phương thức tiếp cận về phương pháp này được đưa ra nghiên cứu và phát triển không ngừng Có khá nhiều phương thức khác nhau sử phương pháp lưới Cartesian, mà... với một thành phần đối lưu cưỡng bức được rời rạc sử dụng phương pháp sai phân trung tâm, vấn đề ổn định được đặt ra khi khoảng cách lưới h là quá thô Thì kết quả của phương pháp số sẽ có sai số so với kết quả giải tích Phương pháp sai phân trung tâm là phù hợp nếu số lượng chuyển đổi không quá lớn cho mỗi bước thời gian Đối với những dòng chảy nhanh hoặc bước thời gian lớn thì rời rạc sẽ gần hơn so... trí lắp đặt tấm phẳng cho hiệu quả ổn định khí động học tốt nhất - Cuối cùng, tác giả sẽ đưa ra các kết luận về kết quả thực hiện Nêu lên các vấn đề đã giải quyết được, các vấn đề còn tồn đọng chưa được giải quyết và đề xuất hướng phát triển của đề tài 5 Chương 2: TỔNG QUAN V PH NG PHÁP BIểN NHÚNG IMMERSED BOUNDARY METHOD (IBM) 2.1 PH NG PHÁP BIểN NHÚNG Phương pháp biên nhúng là phương pháp trong tính . 1. TỔNG QUAN 1  1  2  4 1 5 Chương 2. TỔNG QUAN V PHNG PHÁP BIểN.    6 Chương 2: TỔNG QUAN V PHNG PHÁP BIểN NHÚNG IMMERSED BOUNDARY METHOD (IBM) 2.1 PHNG PHÁP BIểN NHÚNG à   ng.                dstsddststsdt ,,,, FxXxFxxf  (3.7) 3.2 PHNG PHÁP SỐ 3.2.1 Rời rc không gian vƠ thời gian.  nhúng - 