Ứng dụng phương pháp lọc kalman hiệu chỉnh bài toán vật thể chuyển động dưới nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VĂN TÙNG ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP LỌC KALMAN HIỆU CHỈNH BÀI TOÁN VẬT THỂ CHUYỂN ĐỘNG DƢỚI NƢỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KỸ THUẬT Hà Nội – 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VĂN TÙNG ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP LỌC KALMAN HIỆU CHỈNH BÀI TOÁN VẬT THỂ CHUYỂN ĐỘNG DƢỚI NƢỚC Ngành: Cơ kỹ thuật Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 8520101.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN TẤT THẮNG Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Ứng dụng phương pháp lọc Kalman hiệu chỉnh toán vật thể chuyển động nước c ng tr nh nghiên c u c a ản th n h ng n c a TS N ễn Tất Thắng C c tài li u đ cs is ng đ u c ngu n gốc r ràng đ c ghi ph n tài li u tham khảo Số li u t nh to n k t c a luận văn hoàn toàn trung th c N u sai tơi xin ch u hồn tồn tr ch nhi m c c h nh th c k luật c a nhà tr ng Tác giả Nguyễn Văn Tùng LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn th y, c gi o tham gia giảng dạy đào tạo th i gian học tập khoa Cơ học kỹ thuật T động h a, tr ng Đại học Công ngh – ĐHQG HN Đặc bi t tơi xin bày tỏ lòng bi t ơn ch n thành t i TS Nguyễn Tất Thắng cộng s tận t nh h văn ng d n, giúp đỡ tơi hồn thành luận Tác giả Nguyễn Văn Tùng MỤC LỤC MỞ ĐẦU Chƣơn – Tổng quan chuyển độn tron môi trƣờn nƣớc vật thể dạng mảnh 1.1 Đặc điểm chuyển động vật thể dạng mảnh có hi u ng khoang rỗng 1.1.1 Ngu n gốc, ản chất c a hi u ng khoang rỗng 1.1.2 Hi u ng khoang rỗng c a vật thể dạng mảnh di chuyển 1.1.3 in c ạng chuyển động c a vật thể dạng mảnh khoang rỗng 1.2 T nh h nh nghiên c u v chuyển động in c c a vật thể dạng mảnh 1.2.1 C c nghiên c u điển h nh v chuyển động i n c c a vật thể v i hi u ng khoang rỗng c a c c t c giả n c 1.2.2 C c nghiên c u điển h nh v chuyển động i n c c a vật thể v i hi u ng khoang rỗng c a c c t c giả n c 10 Chƣơn – Mơ hình mơ tả chuyển động vật thể tron môi trƣờn nƣớc có khoang rỗng xuất 12 2.1 M h nh động l c học vật thể chuyển động khoang rỗng 12 2.2 M h nh động l c học dòng chảy (n c) xung quanh vật thể 16 2.2.1 Mơ hình dòng hỗn h p (Mixture model) 16 2.2.2 Mơ hình dòng chảy rối Realizable k – ε 17 2.2.3 Mơ hình khoang rỗng (Cavitation model) 19 Chƣơn – Ứng dụn phƣơn pháp lọc Kalman vào toán vật thể chuyển độn dƣới nƣớc có xuất khoang rỗng 20 3.1 Gi i thi u v ph ơng ph p lọc Kalman 20 3.1.1 Ph ơng ph p lọc Kalman cổ điển 20 3.1.2 Ph ơng ph p lọc Kalman phi n 22 3.2 K t h p lọc Kalman SEIK v i ANSYS Fluent 27 3.3 Mơ hình mơ ANSYS Fluent 29 3.3.1 Xây d ng l i tính tốn 29 3.3.2 Thi t lập ANSYS Fluent 31 Chƣơn – Kết tính tốn với mơ hình số kết hợp 35 4.1 Vận tốc chuyển động khoang rỗng c a vật thể 35 4.1.1 So sánh v i giá tr tham khảo giả đ nh 35 4.1.2 So sánh v i th c đo liên t c 36 4.1.3 So sánh v i th c đo gi n đoạn 37 4.2 K t mô s hình thành khoang rỗng bao quanh vật thể 38 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 44 PHỤ LỤC 45 DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT TÊN GỌI KÝ HIỆU / CHỮ VIẾT TẮT ĐƠN VỊ Ti t di n đ u mũi vật thể A mm2 Góc tr c dọc vật thể tr c dọc khoang rỗng θ rad H số cản H số cản đối v i vật h nh đĩa cx0 Đ ng k nh đ u mũi vật thể dc mm Đ Dca mm Số khoang rỗng σ Tổng chi u dài vật thể L mm Chi u dài ph n đ u vật thể L1 mm 10 Chi u dài ph n thân vật thể L2 mm 11 Chi u dài khoang rỗng Lca mm 12 Mật độ n ρl kg/m3 13 Mật độ n ρv kg/m3 14 Áp suất ão hòa pv Pa 15 Áp suất m i tr vô p∞ Pa 16 Vận tốc dòng chảy V m/s cx , k ng kính khoang rỗng c c ng xa DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ H nh – iểu đ pha (phas ) c a chất lỏng H nh – òng chảy ao quanh pro il Hình 1.1.3 – Mơ tả khoang rỗng q trình chuyển động c a vật thể dạng mảnh Hình 1.1.4 – H nh ng c a khoang rỗng [18] Hình 1.1.5 – Hình dạng elip c a khoang rỗng Hình 1.1.6 – ạng chuyển động c a vật thể khoang rỗng Hình 1.2.1 – M h nh nghiên c u c a R Rand et al Hình 1.2.2 – K t t nh to n quãng đ ng đ c vận tốc vật thể theo mơ hình [19] 10 Hình 1.2.3 – H số áp suất Cp đối v i vật thể hình tr đ u phẳng đ u bán c u 11 Hình 1.2.4 – H thống thí nghi m vật thể s d ng vi c khảo sát 11 Hình 2.1.1 – Các tr c c a vật thể h quy chi u quán tính 12 Hình 2.1.2 – Chi u ài nh t c a vật thể 13 Hình 2.1.3 – Hình dạng c a khoang rỗng 15 Hình 3.1.1 – Sơ đ hoạt động c a lọc Kalman cổ điển 22 Hình 3.2.1 – Sơ đ vận hành c a mơ hình số k t h p 28 Hình 3.3.1 – Vật thể nghiên c u toán 30 Hình 3.3.2 – Mơ hình 2D n a đối x ng 30 Hình 3.3.3 – L i tính toán 30 Hình 3.3.4 – Thi t lập chung 31 Hình 3.3.5 – Thi t lập mơ hình dòng chảy 31 Hình 3.3.6 – Kích hoạt mơ hình cavitation 32 Hình 3.3.7 – Nạp th vi n UDF vào ANSYS Fluent 32 Hình 3.3.8 – Thi t lập Inlet Outlet 33 Hình 3.3.9 – Thi t lập Operating Pressure 33 Hình 3.3.10 – Thi t lập giải th i gian tính 34 Hình 4.1.1 – K t tính tốn vận tốc chuyển động c a vật thể U(t) 36 Hình 4.1.2 – K t tính tốn vận tốc chuyển động c a vật thể U(t) 37 Hình 4.1.3 – K t tính tốn vận tốc chuyển động c a vật thể U(t) 37 Hình 4.2.1 – Đ ng đ ng m c c a khoang rỗng th i điểm t = 0.0001 (s) 38 Hình 4.2.2 – Đ ng đ ng m c c a khoang rỗng th i điểm t = 0.0005 (s) 38 Hình 4.2.3 – Đ ng đ ng m c c a khoang rỗng th i điểm t = 0.001 (s) 39 Hình 4.2.4 – Đ ng đ ng m c c a khoang rỗng th i điểm t = 0.0015 (s) 39 Hình 4.2.5 – Đ ng đ ng m c c a khoang rỗng th i điểm t = 0.002 (s) 40 Hình 4.2.6 – So sánh k t mô v i th c nghi m [8] 40 MỞ ĐẦU Vật thể chuyển động i n c nói chung tốn ph c tạp, có s tham gia c a dòng chảy nhi u pha Dòng chảy nhi u pha v i trình chuyển pha c a chất lỏng ch a ao gi lĩnh v c dễ dàng nghiên c u Để giải quy t tốn v Cơ học chất lỏng nói chung dòng chảy nhi u pha nói riêng, ph ơng ph p th y kh động l c tính tốn (CFD) ph ơng ph p đ triển rộng rãi Ph ơng ph p CF c s d ng phát thuộc nh m ph ơng ph p số, giúp kỹ s , nhà nghiên c u có phân tích chi ti t v dòng chảy chất lỏng, đ a c c đ nh h ng thí nghi m, Khi vật thể có dạng mảnh (slender body) di chuyển v i vận tốc l n (≥ 50m/s) m i tr ng n c, hi n t ng khoang rỗng (supercavitation) xuất hi n mà đ ph n n c (dạng lỏng) xung quanh vật thể chuyển hóa thành dạng (khí) L p n c (khí) bao bọc h u h t vật thể (ngoại trừ ph n đ u mũi) n cho l c cản c a m i tr ng giảm nhi u Nh có khoang rỗng (cavity) đ c tạo mà vật thể di chuyển đ c quãng đ ng xa Các nghiên c u v vật thể chuyển động in c từ lâu đ c nhi u nhóm nghiên c u th gi i nghiên c u ng d ng Ở Vi t Nam, đ y vấn đ m i mẻ Các nghiên c u c n n c chia thành h ng chính: - c v vật thể chuyển động i Nghiên c u lý thuy t:  Nghiên c u v hi n t ng khoang rỗng: ảnh h ởng c a hình dạng vật thể đ n s xuất hi n khoang rỗng; dạng khoang rỗng; hình dạng, k ch th c khoang rỗng [19]; s xâm th c cánh quạt m y ơm, c nh ch n v t tàu, [6] -  Xây d ng c c m h nh động l c học mô tả, d đo n chuyển động c a vật thể di chuyển i n c hi n t ng khoang rỗng xảy [12, 14, 17] Nghiên c u th c nghi m:  Xây d ng h thí nghi m đo đạc chuyển động c a vật thể có hi n t ng khoang rỗng xuất hi n [20] Các nghiên c u th c nghi m ch y u h ng đ n m c đ ch kiểm ch ng k t nghiên c u lý thuy t (tính tốn, mơ số, ) Tuy nhiên vi c ti n hành thí nghi m có chi phí tốn nên khó th c hi n đ c nhi u l n, v i u ki n nghiên c u nhi u kh khăn nh n c o đ , để giúp cho vi c tính tốn, mơ số v mặt lý thuy t trở nên sát v i th c nghi m hơn, ta c n s d ng thêm ph ơng ph p hi u ch nh tốn học cho mơ hình lý thuy t từ số li u đo đạc Ph ơng pháp lọc Kalman (Kalman filter) – số c c ph ơng ph p hi u ch nh c độ ch nh x c cao đ c s d ng luận văn Ph ơng ph p lọc Kalman đ c bắt đ u phát triển vào năm 960 ởi nhà thống kê R.E Kalman [10, 11] công c đ c s d ng phổ bi n thống kê toán học lý thuy t hi u ch nh Ph ơng ph p lọc Kalman đ c nghiên c u ng d ng c c ch ơng tr nh t nh o m a Trung tâm D báo khí t ng th y văn ên cạnh đ , ph ơng ph p lọc Kalman đ toán lan truy n ô nhiễm n c nghiên c u ng d ng c mặt [7] c a nhóm nghiên c u lũ l t Vi n Cơ học Vi c nghiên c u áp d ng c c ph ơng ph p t nh to n hi n đại giúp mơ hình mơ tả m c độ lan truy n ô nhiễm g n v i th c đo hơn; trình d báo m a lũ, u hành liên h ch a đ c x c Trong khuôn khổ luận văn này, t c giả đ xuất vi c ng d ng ph ơng ph p lọc Kalman k t h p v i ph ơng ph p CF để hi u ch nh q trình tính tốn vận tốc chuyển động c a vật thể dạng mảnh đ ng th i mô s xuất hi n khoang rỗng vật thể di chuyển m i tr ng n c S k t h p đ c kỳ vọng giúp giảm thiểu sai số qu tr nh t nh to n đ ng th i thể hi n đ c s t ơng t c chuyển động c a vật thể dòng chảy xung quanh Luận văn đ c chia thành ch ơng ch nh ên cạnh ph n Mở đ u, K t luận danh sách Tài li u tham khảo Nội dung c a c c ch ơng nh sau: - Ch ơng : Gi i thi u v tổng quan chuyển động m i tr vật thể dạng mảnh ng n - Ch ơng : Gi i thi u v mơ hình lý thuy t mơ tả chuyển động c a vật thể m i tr ng n c có khoang rỗng xuất hi n - Ch ơng 3: Tr nh ày v s ng d ng ph ơng ph p lọc Kalman vào toán vật thể dạng mảnh chuyển động m i tr ng n c có s xuất hi n c a khoang rỗng - Ch ơng 4: Tr nh ày c c k t c a luận văn cc a Chƣơn – Tổng quan chuyển động tron môi trƣờn nƣớc vật thể dạng mảnh 1.1 Đặc điểm chuyển động vật thể dạng mảnh có hiệu ứng khoang rỗng 1.1.1 N ồn ốc, ản chất củ hiệu ứng khoang rỗng Hi u ng khoang rỗng (supercavitation) c ngu n gốc từ hi n t (cavitation) c a chất lỏng [6 Th o đ , c c ọt kh ng x m th c đ u xuất hi n m i tr ng chất lỏng đ ng nhất, c c ọt kh ph t triển tri t tiêu th o c c đặc tr ng kh c ph thuộc vào đặc điểm c a òng chảy nh ản chất vật l c a chất lỏng H nh 1.1.1 m tả iểu đ Pha c a chất lỏng [6 Th o đ , c c đ ng cong ph n chia chất lỏng thành pha: rắn, lỏng kh Điểm Tr đ c gọi Triple Point, đ pha rắn, lỏng c a chất lỏng t n Hình 1.1.1 – iểu đ pha (phase) c a chất lỏng Quan s t iểu đ cho thấy: nhi t độ kh ng đổi Tf, p suất chất lỏng giảm xuống đ n gi tr t i hạn đ p suất ão hòa pv(Tf) th ph n chất lỏng chuyển đổi từ pha lỏng sang pha n đ n h nh thành c c ọt kh C c ọt kh ph t triển i chuyển t i vùng p suất cao c a chất lỏng, sau đ n thu nhỏ lại v i tốc độ cao, cao tốc độ ph t triển cuối th i n S i n nhanh ch ng c a ọt kh th ng k m th o ti ng nổ li ti t c động vào mặt c a vật thể c chất lỏng làm ph vỡ cấu trúc mặt g y nên s ăn mòn V : ăn mòn c nh quạt c a ch n v t, c nh quạt m y ơm n c, tur in,… [6 Hi n t ng đ c gọi x m th c Đi u ki n vật l để xảy hi n t ng xâm th c đ bao quanh profile ngập n c nh h nh 1.2 c thể hi n ví d òng chảy 33 - Thi t lập cho Inlet Outlet: Đối v i toán vật thể chuyển động khoang rỗng, ta nhập vận tốc chuyển động c a vật thể u ki n iên đ u vào thi t lập Inlet + Vận tốc an đ u c a vật thể th o ph ơng X U = 271.263 (m/s) + Vận tốc an đ u c a vật thể th o ph ơng Z W = 0.0 (m/s) + Ở Outlet, ta nhập giá tr áp suất th y tĩnh c a m i tr ng (Poutlet = ρgh + Poperating) độ s u x t h=1(m) Tuy nhiên ta không nhập tr c ti p giá tr vào Inlet, thay vào đ ta s d ng hàm UDF x y ng tr c đ v i c c u ki n c a ài to n nh nêu nội ung tr c luận văn Các thi t lập đối v i Inlet Outlet đ c thể hi n hình 3.3.8 Hình 3.3.8 – Thi t lập Inlet Outlet - Thi t lập Operating Conditions (xem hình 3.3.9) Hình 3.3.9 – Thi t lập Operating Pressure + Nhập giá tr cho Operating Pressure + Giữ nguyên thi t lập mặc đ nh lại 34 e) Thi t lập giải th i gian tính (xem hình 3.3.10) Hình 3.3.10 – Thi t lập ộ giải th i gian t nh Trong Solution Methods: - Chọn Coupled m c Pressure-Velocity Coupling/Scheme - Trong m c Spatial Discretization: + Chọn Least Squared Cell Based Gradient + Giữ nguyên thi t lập PRESTO! Pressure + Chọn QUICK cho Volume Fration + Chọn Second Order Upwind cho Momentum, Turbulent Kinetic Energy Turbulent Dissipation Rate + Giữ nguyên thi t lập First Order Implicit Transient Formulation + Tích chọn vào High Order Term Relaxation Trong Run Calculation: - Nhập 2e10-6 vào Time Step Size (s) - Nhập 1000 vào Number of Time Steps - Nhập 100 vào Max Iteration/Time Step - Giữ nguyên thi t lập mặc đ nh lại - Nhấp vào Calculate để bắt đ u q trình tính tốn 35 Chƣơn – Kết tính tốn với mơ hình số kết hợp Trong ch ơng này, t c giả đ a k t tính tốn vận tốc chuyển động c a vật thể b ng mơ hình số k t h p lọc Kalman v i ANSYS Flu nt tr nh ày ch ơng Các k t tính tốn vận tốc chuyển động c a vật thể đ c so sánh v i giá tr tham khảo giả định, thực đo liên tục thực đo gián đoạn Bên cạnh đ , t c giả đ a số k t mơ số v s hình thành khoang rỗng xung quanh vật thể 4.1 Vận tốc chuyển động khoang rỗng vật thể Vận tốc chuyển động khoang rỗng c a vật thể đ c tính tốn mơ hình: có hi u ch nh khơng hi u ch nh Mơ hình có hi u ch nh mơ hình số k t h p lọc Kalman SEIK – ANSYS Fluent Mô hình có hi u ch nh bỏ ph n lọc Kalman trở thành mơ hình khơng hi u ch nh Để đ nh gi r ràng v tính hi u c a mơ hình số k t h p lọc Kalman SEIK – ANSYS Fluent (mơ hình có hi u ch nh), ta l n l t so sánh k t tính tốn c a mơ hình có hi u ch nh khơng hi u ch nh v i tham khảo giả định, thực đo liên tục thực đo gián đoạn 4.1.1 So sánh với giá trị tham khảo giả định Giá tr tham khảo giả định th c chất nghi m số Xref = (Uref, Wref, Qref, href, ϑref)T thu đ c từ vi c giải thu n túy h ph ơng tr nh ( ) – (2.1.3) c a m h nh an đ u c a Salil S Kulkarni et al [12] Thông số an đ u để tính tốn giá tr tham khảo giả định l n l t U0 = 271.263 (m/s), W0 = (m/s), Q0 = (rad/s), ϑ0 = (rad/s2), h0 = (m) Th i gian t nh to n độ l n c th i gian l n l t T = 0.002 (s) ∆T = 2×10-5 (s) Sau tính tốn đ c giá tr tham khảo giả định, ta lấy trung bình 10 giá tr đ u tiên làm giá tr an đ u cho mơ hình có hi u ch nh không hi u ch nh: X0  10  X i,ref 10 i 1 o đ , mơ hình có hi u ch nh mơ hình không hi u ch nh bắt đ u trình tính kể từ th i điểm t10 = 10×∆t = 0.0002 (s) đ n t100 = T = 0.002 (s) K t tính tốn U(t) – vận tốc chuyển động c a vật thể th o ph ơng X sai số so sánh v i tham khảo giả định đ c thể hi n hình 4.1.1 36 Hình 4.1.1 – K t t nh to n vận tốc chuyển động c a vật thể U(t) Từ hình 4.1.1, dễ thấy k t tính có s hi u ch nh v i lọc Kalman SEIK cho k t tính tốn g n v i giá tr tham khảo giả định hẳn mơ hình khơng có lọc Kalman SEIK (mơ hình không hi u ch nh) Đi u đ c thể hi n rõ thông qua đ th biểu diễn sai số so v i tham khảo giả định c a mơ hình Sai số c a mơ hình không hi u ch nh thấp 0.1% liên t c tăng th o th i gian t nh Trong đ , sai số c a mô hình có hi u ch nh ch sau vài c th i gian giảm từ 0.1% – giá tr l n xuống ng ỡng xấp x 0% trì m c tốn i 0.02% suốt q trình tính 4.1.2 So sánh với thực đo li n tục Trong tr ng h p này, ta có 97 giá tr đo đạc liên t c c a U(t) – vận tốc vật thể th o ph ơng X khoảng th i gian T’ = 0.00194 (s) Các giá tr đo đạc đ c trích xuất từ k t đ tài Tính tốn thiết kế đạn dùng cho súng đa bắn hai môi trường nước khơng khí, đ tài nghiên c u cấp Vi n Hàn lâm KH & CN Vi t Nam nhóm nghiên c u Vi n Cơ học th c hi n nghi m thu năm Các thông số v giá tr an đ u, th i gian t nh to n, độ l n c th i gian c a mơ hình có hi u ch nh mơ hình khơng hi u ch nh t nh tr ng h p v n thông số đ c s d ng tr ng h p so sánh v i tham khảo giả định Các k t tính tốn vận tốc chuyển động c a vật thể U(t) (vận tốc th o ph ơng X) c a mơ hình có khơng có hi u ch nh đ c thể hi n hình 4.1.2 37 Hình 4.1.2 – K t t nh to n vận tốc chuyển động c a vật thể U(t) Có thể thấy r ng, mơ hình có hi u ch nh v n cho thấy hi u tính tốn ấn t ng Vận tốc U(t) ch sau vài c th i gian nhanh chóng ti n sát th c đo Sai số c a mơ hình thể hi n hình 4.1.2 (phải) ch r u Cũng giống nh tr ng h p đ nh gi v i tham khảo giả định, sai số c a mơ hình có hi u ch nh nhanh chóng giảm xuống ng ỡng xấp x 0% trì ổn đ nh ng ỡng giá tr suốt q trình tính tốn 4.1.3 So sánh với thực đo ián đoạn Trong tr ng h p so sánh k t tính tốn v i th c đo liên t c, ta xét toàn giá tr th c đo U(t) Nh ng tr ng h p ta ch s d ng số giá tr th c đo c a U(t) th i điểm T’ ∈ [0.00022; 0.001] (s) T’ ∈ [0.00142; 0.0017] (s) o đ ta xem giá tr đo đạc lúc th c đo gi n đoạn K t tính tốn vận tốc chuyển động c a vật thể U(t) đ c thể hi n hình 4.1.3 Hình 4.1.3 – K t t nh to n vận tốc chuyển động c a vật thể U(t) Có thể thấy r ng, lọc Kalman SEIK mơ hình có hi u ch nh v n cho thấy hi u tính toán tốt dù ch s d ng số giá tr th c đo Ở điểm có s 38 d ng th c đo để hi u ch nh, k t tính tốn c a mơ hình có hi u ch nh g n v i th c đo Nh đ c hi u ch nh c c điểm tính có th c đo nên c c điểm tính khơng có th c đo v n có k t tốt so v i tr ng h p hồn tồn khơng hi u ch nh Sai số c a mơ hình có hi u ch nh hình 4.1.3 (phải) ch r u Cũng giống nh tr ng h p đ nh gi v i tham khảo giả định thực đo liên tục, sai số c a mơ hình có hi u ch nh nhỏ (< 1%) trì suốt q trình tính tốn 4.2 Kết mơ hình thành khoang rỗng bao quanh vật thể Các k t mô v trình xuất hi n c a khoang rỗng đ c thể hi n hình 4.2.1 – 4.2.5 Hình 4.2.1 – Đ ng đ ng m c c a khoang rỗng th i điểm t = 0.0001 (s) Hình 4.2.2 – Đ ng đ ng m c c a khoang rỗng th i điểm t = 0.0005 (s) 39 Hình 4.2.3 – Đ ng đ ng m c c a khoang rỗng th i điểm t = 0.001 (s) Hình 4.2.4 – Đ ng đ ng m c c a khoang rỗng th i điểm t = 0.0015 (s) 40 Hình 4.2.5 – Đ ng đ ng m c c a khoang rỗng th i điểm t = 0.002 (s) So sánh v i k t th c nghi m [8] (hình 4.2.6), ta thấy r ng k t mô t ơng đối sát v i th c nghi m v mặt đ nh tính Hình 4.2.6 – So s nh k t m v i th c nghi m [8] 41 KẾT LUẬN Từ nội ung tr nh ày c c ch ơng, luận văn c thể rút đ số k t luận sau: c - Luận văn tr nh ày thông tin, tài li u c liên quan đ n chuyển động i n c c a vật thể dạng mảnh mà tác giả t m hiểu đ c, từ đ chọn đ c mơ hình tính tốn phù h p v i khả hi n có - S ng d ng lọc Kalman SEIK hi u ch nh q trình tính tốn vận tốc chuyển động c a vật thể khoang rỗng đ c thể hi n thông qua vi c xây d ng mơ hình số k t h p ph n m m mô CFD ANSYS Fluent v i lọc Kalman SEIK K t tính tốn c a mơ hình k t h p c độ xác cao mơ hình thể hi n đ quanh - c s t ơng t c vật thể chuyển động dòng chất lỏng xung Thơng qua s ng d ng lọc Kalman SEIK, luận văn thể hi n đ cạnh c a toán vật thể chuyển động khoang siêu rỗng, đ là: c khía  Y u tố động l c học c a chuyển động  Quá trình hình thành khoang rỗng bao vật thể di chuyển nhanh n c - i Qua vi c xây d ng mơ hình số k t h p lọc Kalman – Tính tốn CFD, tác giả thấy r ng h ng k t nối ph n m m (ch ơng tr nh) t nh to n CF v i (các) ch ơng tr nh ên h ng phù h p để giải quy t toán học chất lỏng ph c tạp 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Tr n Bá Tấn (2007), Sản xuất thử đạn dược trường bắn, NX Qu n đội nhân dân Nguyễn Đ c Thuyên (2017), Nghiên cứu tượng bọt khí bao quanh vật thể vật thể chuyển động nước, Luận án Ti n sĩ Kỹ thuật, Học vi n Kỹ thuật Quân s Tiếng Anh ANSYS Help Viewer 15.0, Fluent, Theory Guide and UDF Manual Ev ns n G ( 994), “S qu ntial ata assimilation with a nonlin ar quasi‐ geostrophic mo l using Mont Carlo m tho s to or cast rror statistics , Journal of Geophysical Research, 99 (5) Ev ns n G ( 997), “Advanced Data Assimilation for Strongly Nonlinear Dynamics , Monthly Weather Review, 125 Franc J.P., Michel J.M (2006), Fundamentals of Cavitation, Springer, USA Tran Thu Ha, Pham Dinh Tuan, Hoang Van Lai, Nguyen Hong Phong (2014), “Wat r pollution stimation as on th transport–diffusion model and the Singular Evolutiv Int rpolat Kalman ilt r , Comptes Rendus Mécanique, 342 (2), pp 106-124 Ja arian A , Pish var A ( 6), “Numerical Simulation of Steady Supercavitating Flows , Journal of Applied Fluid Mechanics, (6), pp 29812992 Juli r S J , Uhlmann J K ( 999), “A N w Ext nsion o th Kalman Filt r to Nonlinear Syst ms , Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering, 3068 10 Kalman R E ( 960), “A n w approach to lin ar ilt ring an pro l ms , Journal of Basic Engineering, 82 (1), pp 35-45 pr iction 11 Kalman R E , ucy R S ( 96 ), “N w R sults in Linear Filtering and Prediction Th ory , Journal of Basic Engineering, 83 (1), pp 95-108 12 Kulkarni S S , Pratap S ( 00), “Stu i s on th ynamics o a sup rcavitating proj ctil , Applied Mathematical Modelling, 24 (2), pp 113-129 13 Logvinovich G.V (1972), Hydrodynamics of free boundary flows, Israel Program for Scientific, Jerusalem 43 14 May A (1975), Water entry and the cavity-running behavior of missiles, Final Technical Report NAVSEA Hydroballistics Advisory Committee 15 Milwitzky B (1952), Generalized Theory for seaplane Impact, NACA Technical Report 16 Ran R , Pratap R , Ramani ( 997), “Impact ynamics o a Sup rcavitating Un rwat r Proj ctil , Proceedings of DETC’97 – ASME Design Engineering Technical Conferences, 3929 17 Savchenko Y.N (2001), “Sup rcavitating O j ct Propulsion , Defense Technical Information Center 18 Savch nko Y N ( 00 ), “Sup rcavitation – Pro l ms an P rsp ctiv s , CAV 2001 – Fourth International Symposium on Cavitation 19 Nguyen Anh Son, Tran Thu Ha, Duong Ngoc Hai (2014), “A Sup r cavity mo l o sl n r o y moving ast in wat r , Hội nghị Cơ học kỹ thuật toàn quốc 20 Nguyen Tat Thang, Duong Ngoc Hai, Nguyen Quang Thai, Truong Thi Phuong (2017), “Experimental measurements of the cavitating flow after horizontal water entry , Fluid Dynamics Research, 49 (5) 21 Nguyen Tat Thang, Duong Ngoc Hai, Nguyen Quang Thai, H Kikura (2017), “CF Simulations o th Natural Cavitating Flow Aroun High-Speed Su m rg o i s , Proceedings of the International Conference on Advances in Computational Mechanics 2017 22 Pham inh Tuan, V rron J , Rou au M C ( 998), “A singular volutiv xt n Kalman ilt r or ata assimilation in oc anography , Journal of Marine Systems, 16 (3-4), pp 323-340 23 Pham inh Tuan, V rron J , Gour au L ( 998), “Filtres de Kaiman singuliers voluti s pour l'assimilation onn s n oc anographi , Comptes Rendus de l'Académie des Sciences - Series IIA - Earth and Planetary Science, 326 (4), pp 255-260 24 Wai R L ( 957), “Cavity Shap s or Circular isks at Angl s o Attack , Department of the Navy Bureau of Ordnance, California Institute of Technology 25 Welch G., Bishop G (2001), An introduction to the Kalman filter, University of North Carolina at Chapel Hill 44 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN Nguyen Van Tung, Tran Thu Ha and Nguyen Tat Thang “Coupling Singular Evolutive Interpolated Kalman Filter with a Computational Fluid Dynamics code for the Simulation of a High speed Slender Body moving underwater” In Proceedings of the 10th National Congress on Mechanics, Ha Noi, (December, 2017) 45 PHỤ LỤC Chƣơn tr nh Connect.c #include "udf.h" #define kalman_filter KALMAN_FILTER extern void kalman_filter(int*,float[],float[][11],int*,int*,float*,float*, float*,float[],float[],float[],float*,float[][10],float[]); DEFINE_INIT(initialization,d) { FILE *fp = fopen("ket_qua_kalman.txt","w"); Thread *th; face_t f; th = Lookup_Thread(d,18); begin_f_loop(f,th) { F_UDMI(f,th,0) = 270.930536; F_UDMI(f,th,1) = 5.430691e-4; F_UDMI(f,th,2) = 270.930536; F_UDMI(f,th,3) = 2.274996e-2; F_UDMI(f,th,4) = 2.981232e-2; F_UDMI(f,th,5) = 1.538711e-6; F_UDMI(f,th,6) = 1.0000016; F_UDMI(f,th,7) = -0.8801811; F_UDMI(f,th,8) = 9.573671e-6; F_UDMI(f,th,9) = 1.100000e-4; F_UDMI(f,th,10) = 1.0; F_UDMI(f,th,11) = 2.400624e-5; F_UDMI(f,th,12) = 1.320219e-4; F_UDMI(f,th,13) = -9.233894e-6; F_UDMI(f,th,14) = 111325.0; F_UDMI(f,th,15) = 1; } end_f_loop(f,th) fprintf(fp,"k\ttime\tu\tv\tu_i\tv_i\th\tPcat\n"); fclose(fp); } DEFINE_PROFILE(MP_axisX_velocity,ft,i) { int k; float u_i; Domain *d = Get_Domain(1); Thread *th; face_t f; th = Lookup_Thread(d,18); k = N_TIME; if (k/10