Tóm tắt khóa luận tốt nghiệp: nghiên cứu khảo sát khí động lực học một số vật thể (mô hình xe hơi, tàu...) trong ống gió dưới tác dụng của lực

Đề tài tập trung nghiên cứu, khảo sát khí động lực học của các mô hình, kết cấu chịu tác động khí động như ôtô, thân máy bay, thiết bị phóng; và mô phỏng ảnh hưởng qua lại giữa vận tốc và áp suất của dòng khí trong hệ thống hầm khí động TA50/250C.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Thành Long NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC MỘT SỐ VẬT THỂ (MƠ HÌNH XE HƠI, TÀU ) TRONG ỐNG GIÓ DƯỚI TÁC DỤNG CỦA LỰC Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điện tử TĨM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hà Nội – 2017 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, đường hầm gió ngày trở nên phổ biến phát triển lĩnh vực Việt Nam quốc gia chịu ảnh hưởng nhiều gió, bão Do đó, xây dựng cầu treo (cầu dây văng) nhịp lớn cần phải đánh giá xác tác động gió cầu Bính (Tp Hải Phịng), cầu Nhật Tân (Tp Hà Nội), cầu Phú Mỹ (Tp Hồ Chí Minh) Nên việc đưa mơ hình cầu vào hầm gió để tiến hành tính tốn rủi do, đảm bảo xác lắp đặt thực cần thiết Ngồi ví dụ trên, hầm gió thường xun cải tiến, giám định tính khí động lực để tính tốn, đo đạc đưa thiết kế tốt hơn, cải thiện hiệu dịng khí ngành hàng khơng, ơtơ khí động học, tàu, xe đạp, xe đua F1 sản phẩm không liên quan xuồng cứu hộ, quần áo thể thao môn trượt tuyết, Việc nghiên cứu, tìm hiểu hầm gió giúp tiếp cận với lý thuyết khí động học tác động lên nhiều mơ có ý tưởng giúp cải thiện vật thể Trong công nghiệp đại, thuật ngữ “mô phỏng” trở nên quen thuộc quan trọng Phần mềm ANSYS Fluent cơng cụ hàng đầu việc mơ nhằm tính tốn, thiết kế, kiểm tra, đánh giá Giúp ta có nhìn trực quan việc phân tích ứng suất, biến dạng, trường nhiệt độ, tốc độ dòng chảy… Phần mềm sử dụng hầu hết lĩnh vực kỹ thuật: điện, điện từ, kết cấu, nhiệt, dịng chảy, tương tác mơi trường, hệ vật lý Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu giúp hiểu rõ mối liên hệ mật thiết vận tốc - áp suất dịng khí động ống gió tốc độ thấp đưa phương pháp quan sát trực quan, chứng minh tính đắn phương trình Bernoulli áp dụng trường hợp chất khí khơng nén Q trình sử dụng phần mềm, thu thập liệu sử lý liệu giúp nắm rõ cấu tạo ống gió hệ thống phần cứng kèm theo Cuối cùng, nghiên cứu cho phép đo lường, mơ hình hóa mơ kết cấu chịu tác động khí động ống gió ứng dụng kết nhiều lĩnh vực đời sống, sản xuất giao thông, xây dựng, hàng không vũ trụ Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu, khảo sát khí động lực học mơ hình, kết cấu chịu tác động khí động ơtơ, thân máy bay, thiết bị phóng; mô ảnh hưởng qua lại vận tốc áp suất dịng khí hệ thống hầm khí động TA50/250C Dựa thơng số phần cứng sẵn có thiết bị, khóa luận sử dụng phần mềm SCADA nhà sản xuất để đo đạc, hiển thị áp suất Từ đó, tính tốn vận tốc đặc tính liên quan dịng chảy ống gió Qua đó, mơ theo áp suất, vận tốc gió khoảng cách cảm; biến biểu diễn trục tọa độ để nhìn tổng quan thay đổi vận tốc, áp suất phía trước phía sau mơ hình Phương pháp nghiên cứu - Thực nghiệm hệ thí nghiệm hầm khí động TA50/250C điều khiển máy tính Edibon - Sử dụng phần mềm ANSYS Fluent mô máy tính Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu thực khóa luận tập trung giải vấn đề sau: - Nghiên cứu, khai thác, hệ thống thử nghiệm hầm khí động TA50/250C sở đưa hướng dẫn sử dụng hệ thống thử nghiệm phục vụ nghiên cứu học tập - Nghiên cứu lý thuyết khí động học, tác động gió, lực cản khơng khí đến mơ hình, kết cấu ôtô, thân máy bay, nhà Để có nhìn tổng quan phân bố áp suất xung quanh ôtô, thân máy bay chúng chuyển động hay cơng trình nhà có gió (bão) thổi qua - Sử dụng phần mềm ANSYS Fluent để mơ áp suất xung quanh mơ hình tốc độ gió khác vị trí nhiều vị trí để so sanh với kết thực nghiệm Trên sơ đó, nội dung khóa luận gồm phần: Phần mở đầu, chương phần Kết luận: Mở đầu - Giới thiệu đề khóa luận tốt nghiệp, đối tượng nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu nội dung nghiên cứu Chương TỔNG QUAN Giởi thiệu động học? Làm để nghiên cứu khí động lực học thực tế? Khí động lực học nghiên cứu chuyển động dịng chất khí Tính tốn, tìm kiếm giải pháp tính chất khác dịng chảy vận tốc, áp suất, mật độ, nhiệt độ… Thiết bị ống gió (đường hầm khí động) tạo dịng khí di chuyển tương đối so với vật đặc tính điều khiển Giới thiệu đường hầm khí độngvà đường hầm khí động TA50/250C Hình 1.3.1 Đường hầm khí động TA50/250C Các thơng số kỹ thuật chung: + Kích thước (xâp xỉ): 2720 x 820 x 700 mm + Trọng lượng: 200Kg + Kích thước khu vực làm việc: 50x250mm + Dải tốc độ: 0-2800rpm + Vận tốc dịng khí khu vực làm việc: 0-27m/s + 30 cảm biến chênh áp đo áp suất tĩnh, khoảng: 01psi + Hệ thống bao gồm số mơ hình, phụ kiện, cho phép nghiên cứu tồn diện khí động lực học cận âm Các mơ hình có lỗ trích áp suất Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trình bày sở lý thuyết khí động học cơng thức liên quan đến dòng chảy ống Chuyển động chất lỏng, khí lý tưởng chia làm loại là: + Chảy thành tầng ổn đinh + Chảy rối (cuộn xốy) khơng ổn định Chuyển động khơng khí ống gió: Thiết kế ống gió nhằm mục đích đạt dịng tương tự (dịng khơng đổi khí lý tưởng) khu vực làm việc đặc tính điều khiển Lưu lượng chất lỏng định nghĩa biểu thức: A = v.S (2.1) Định luật Bernoullli ống dòng nằm ngang: p   v  p  q  p0  constant Cách đo áp suất tĩnh áp suất tổng: Hình 2.4.1 Cách đo áp suất tĩnh áp suất tổng Áp suất tĩnh lòng chất lỏng p = ρgh1 Áp suất tổng lòng chất lỏng p0 = ρgh2 Xác định vận tốc dịng chảy ống gió: Để xác định vận tốc dòng chảy trước tiên ta cần xác định áp suất động: q = p0 - p = v Vận tốc dòng chảy khu vực làm việc là: v 2h.l g  air ( h  p ) l g Xác định đặc trưng hệ số áp suất mơ hình: Hệ số áp suất đặc trưng cho động (hay lực cản) khơng khí tác dụng lên mơ hình Nó khơng phụ thuộc vào kích thước vật hay tốc độ khơng khí khu vực làm việc Ta giả sử tốc độ khu vực làm việc, trước lắp đặt mơ hình là U∞ Sau đó, ta đo áp suất điểm khu vực làm việc, ta có hệ số áp suất điểm đo, là:  airU  U  p0  p Cp     1 2  airU   airU   U   2 Chương KHẢO SÁT KHÍ ĐỘNG LỰC HỌC CÁC MƠ HÌNH Trình bày q trình lắp đặt phần cứng, phần mềm kết làm thực nghiệm với số mơ hình TA4 Car model; TA5 Lorry model; TA6 Lorry with wind deflector model; TA7 Plane model; TA8 Train model; TA9 Projectile model hệ thống thí nghiệm hầm khí động TA50/250C kế mơ phần mềm ANSYS Chương KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ Dựa kết đo đạc chương đưa số đánh giá nhận xét: Hệ số cản khơng khí CD phụ thuộc vào hình dạng thân xe Trị số CD thấp xe có dạng khí động tốt lực cản khơng khí nhỏ Tính tốn cho ta kết hệ số cản số mơ sau: Hình 4.5 Kết hệ số cản khơng khí CD Mơ hình xe có hệ số cản khơng khí nhỏ Mơ hình xe tải có hệ số cản khơng khí lớn Mơ hình tàu, xe tải, xe tải có cánh tản gió có hệ số cản khơng khí gần sấp xỉ 0,4 Các kết đo đạc phù hợp với kết ghi nhận thực tế KẾT LUẬN Khóa luận tốt nghiệm thực nội dung sau:  Tìm hiểu, học tập kiến thức dịng chảy ống, dịng khí động đường hầm khí động  Nghiên cứu, khai thác thử nghiệm sau mô hình hệ thống thiết bị hầm khí động TA50/250C để đo lường đặc tính dịng khí  Học tập sử dụng phần mềm ANSYS Fluent để mô áp suất, vận tốc số đặc tính liên quan đến dịng chảy ống  Các kết có vừa dùng để phân tích, so sánh, vừa dùng để chứng minh phương trình Bernoulli cho dòng chảy ống Tuy nhiên, số hạn chế kiến thức chuyên sâu lĩnh vực dịng chảy khí động, nên kết dừng lại việc đánh giá phù hợp với lý thuyết, mà chưa xác định độ xác tuyệt đối Trong trình thực nghiệm, kết đo đạc thường chịu ảnh hưởng nhiễu từ bên ... thống thử nghiệm hầm khí động TA50/250C sở đưa hướng dẫn sử dụng hệ thống thử nghiệm phục vụ nghiên cứu học tập - Nghiên cứu lý thuyết khí động học, tác động gió, lực cản khơng khí đến mơ hình, ... phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu, khảo sát khí động lực học mơ hình, kết cấu chịu tác động khí động ơtơ, thân máy bay, thiết bị phóng; mơ ảnh hưởng qua lại vận tốc áp suất dịng khí. .. dung nghiên cứu Chương TỔNG QUAN Giởi thiệu động học? Làm để nghiên cứu khí động lực học thực tế? Khí động lực học nghiên cứu chuyển động dịng chất khí Tính tốn, tìm kiếm giải pháp tính chất khác