Mô phỏng số bài toán tương tác FSI trên mô hình khinh khí cầu

Mô phỏng số bài toán tương tác FSI trên mô hình khinh khí cầu Mô phỏng số bài toán tương tác FSI trên mô hình khinh khí cầu Mô phỏng số bài toán tương tác FSI trên mô hình khinh khí cầu luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯƠNG CHÍ NHÂN LƯƠNG CHÍ NHÂN KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC MƠ PHỎNG SỐ BÀI TỐN TƯƠNG TÁC FSI TRÊN MƠ HÌNH KHINH KHÍ CẦU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 16AMTK.CLC Hà Nội – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LƯƠNG CHÍ NHÂN TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN MƠ PHỎNG SỐ BÀI TỐN TƯƠNG TÁC FSI TRÊN MƠ HÌNH KHINH KHÍ CẦU Chun ngành : Kỹ thuật khí động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS Nguyễn Phú Khánh Hà Nội – Năm 2017 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iv LỜI MỞ ĐẦU v BẢNG VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi DANH MUC HÌNH VẼ viii DANH MỤC BẢNG BIỂU xi CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ KHINH KHÍ CẦU 1.1 Lịch sử phát triển khinh khí cầu 1.2 Ưu điểm ứng dụng khinh khí cầu 1.3 Phân loại khinh khí cầu 1.3.1 Phân loại theo phương thức chuyển động 1.3.2 Phân loại theo kích cỡ khinh khí cầu 1.3.3 Phân loại theo kết cấu khinh khí cầu động (Airship) 1.4 Cấu tạo kết cấu loại khinh khí cầu động (Airship) 1.4.1 Cấu tạo khinh khí cầu a Kết cấu loại khinh khí cầu cứng b Kết cấu loại khinh khí cầu bán cứng 1.5 Các phận chung khinh khí cầu động (airship) a Động b Khoang chứa 10 c Các cánh lái (cánh đuôi đứng, cánh đuôi ngang …) 10 d Các trang thiết bị khác 10 1.6 Nguyên lý làm việc KKC 10 Học viên : Lương Chí Nhân Trang i GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học 1.7 Một số ứng dụng KKC ngày 11 1.8 Mơ hình khinh khí cầu sử dụng luận văn 12 1.9 Mục tiêu luận văn 12 CHƯƠNG MƠ PHỎNG ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG CỦA KHINH KHÍ CẦU 14 2.1 Mơ hình tốn, u cầu tính tốn 14 2.2 Xử lý mơ hình hình học xây dựng khơng gian tính tốn 15 2.3 Chia lưới mơ hình 15 2.4 Kết mô 17 2.5 Đánh giá kết thu 18 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÂN BẰNG TĨNH CỦA KHINH KHÍ CẦU 23 3.1 Lý thuyết ổn định khinh khí cầu 23 3.2 Ổn định tĩnh khinh khí cầu 23 3.3 Mô ảnh hưởng ngang lên tính chất khí động khí cầu 27 3.4 Kết luận 29 CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ TÍNH TỐN TƯƠNG TÁC FSI 31 4.1 Các khái niệm FSI 31 4.1.1 Giới thiệu 31 4.1.2 Phân loại tương tác FSI 32 4.1.3 Các ứng dụng điển hình 33 4.2 Phương pháp số tính tốn tương tác FSI 34 4.2.1 Lựa chọn phương pháp số 34 Học viên : Lương Chí Nhân Trang ii GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học 4.2.2 Sơ đồ giải thuật phương pháp so le chiều 36 CHƯƠNG MÔ PHỎNG, TÍNH TỐN TƯƠNG TÁC FSI MƠ HÌNH KHÍ CẦU 37 5.1 Mơ hình tốn thơng số đầu vào 37 5.2 Bài tốn tính tốn biến dạng ứng suất phân bố vỏ khung 39 5.3 Mô tương tác FSI 39 5.3.1 Các kết khí động trường hợp bay 39 5.3.2 Mô kết cấu 41 5.3.3 Kết mô kết cấu mô hình khung vỏ đánh giá 44 5.3.4 Cải tiến kết cấu khung – vỏ khí cầu 47 5.4 Kết luận 50 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 PHỤ LỤC A 54 Tổng quan FLUENT 54 1.1 Lịch sử đời phát triển 54 1.2 Cấu trúc phần mềm Fluent 55 1.3 Khả Fluent 55 1.4 Các mô hình tính tốn phầm mềm Fluent 56 1.4.1 Mơ hình tính tốn k-ε 58 1.5 Tạo lưới q trình mơ số 59 1.6 Yêu cầu chọn mơ hình lưới 60 Học viên : Lương Chí Nhân Trang iii GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan : Luận văn thạc sỹ “Mơ số tốn tương tác FSI mơ hình khinh khí cầu ” cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi, khơng chép Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc rõ ràng phép công bố Tôi xin chịu trách nhiệm cơng trình nghiên cứu riêng ! Hà Nội, ngày 25 tháng 12 năm 2016 Người cam đoan Lương Chí Nhân Học viên : Lương Chí Nhân Trang iv GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, việc sử dụng KKC trở nên phổ biến lĩnh vực quảng cáo, du lịch giám sát môi trường chúng có ưu điểm mà khí cụ bay khác khơng có mức độ tiêu thụ nhiên liệu thấp thời gian hoạt động dài… Do có nhiều nghiên cứu liên quan đến khí động kết cấu KKC Tuy nhiên vấn đề đánh giá tương tác khí động kết cấu Fluid – Structure Interaction (FSI) xem xét ảnh hưởng kết cấu lực khí động lên KKC thách thức khoa học Bài toán tương tác FSI mục tiêu nghiên cứu luận văn này, mơ hình nghiên cứu mơ hình khinh khí cầu học viện kỹ thuật quân nghiên cứu, chế tạo[1] Mơ hình mẫu KKC đại theo loại KKC bán cứng tích vùng chứa 34 m3 điền đầy Helium tải có ích 10kg Phương pháp mơ tính tốn sử dụng luận văn dựa hai phương pháp tính tốn chất lỏng (CFD) kết cấu (CSD) qua hai phần mềm tính tốn FLUENT VÀ ANSYS WORKBEND Đây hai phần mềm công nghiệp thông dụng việc mơ tính tốn khí động kết cấu tĩnh Những kết thu từ hai gói phần mềm phân bố trường áp suất, trường vận tốc, hệ số lực nâng, lực cản (CFD) hay ứng suất, chuyển vị (CSD) cho kết trực quan dễ dàng để phân tích kết cấu mơ hình KKC đưa Học viên : Lương Chí Nhân Trang v GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học BẢNG VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Ký hiệu, Giải thích Đơn vị Viết tắt KKC Khinh khí cầu CFD Computational Fluid Dynamics – Tính tốn động lực học chất lưu CSD Computational Structure Dynamics – Tính tốn động lực học kết cấu FSI Fluid – Structure Interaction – Tương tác lỏng rắn Cy Hệ số lực nâng Cx Hệ số lực cản Cm Hệ số mômen Cyt Hệ số lực nâng thân KKC Cxt Hệ số lực nâng thân KKC Cmt Hệ số mômen thân KKC α Góc hoạt động KKC Độ  Góc chuyển động KKC so với mặt phằng nằm ngang Độ β Góc nghiêng ngang so với trục dọc KKC Độ V Thể tích khí cầu m3 Học viên : Lương Chí Nhân Trang vi GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học U Vận tốc KKC m/s H Độ cao KKC hoạt động m ρkk Khối lượng riêng khơng khí Kg/m3 Sr Diện tích sở KKC m2 Lr Chiều dài sở KKC m D Bề rộng KKC m T Lực đẩy động N W Khối lượng KKC Kg F Lực nâng tĩnh tác dụng lên KKC N C.G Trọng tâm KKC C.B Tâm lực nâng tĩnh h Khoảng cách từ C.B đến C.G m c Khoảng cách từ lực đẩy động T đến C.G m L Khoảng cách từ tâm khí động cách ngang đến C.G m Học viên : Lương Chí Nhân Trang vii GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học kết cấu phần vỏ đuôi ngang không đảm bảo chất lượng hoạt động trường hợp bay ổn định Hình 5.12 Ứng suất tương đương vỏ Hình 5.12 mơ tả trường áp suất tương đương phân bố vỏ, cho thấy, lớp vỏ thân có ứng suất tương đương mơ tả màu xanh lam đậm, dải ứng suất phân bố vỏ vùng thân nằm khoảng từ 4,1E5 Pa đến 5,5E7 Pa, nằm khoảng giới hạn bền kéo vật liệu vỏ (9,1E7), kết cầu phần thân khí cầu đảm bảo điều kiện hoạt động, nhiên phần vỏ lại có ứng suất tương đương vượt ngưỡng ứng suất kéo giới hạn, điều cho thấy kết cấu phần đuôi đưa không hợp lý 5.3.4 Cải tiến kết cấu khung – vỏ khí cầu Từ thu trên, tác giả tiến hành xây dựng lại kết cầu phần đuôi cách tăng thêm ngang để hạn chế chuyển vị lớp vỏ đuôi Học viên : Lương Chí Nhân Trang 47 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học Hình 5.13 Mơ hình kết cấu khung vỏ với gia cường kết cấu phần Sau tiến hành mơ tính toán với điều kiện biên toán trước, kết thu sau : Đối với khung Hình 5.14 Chuyển vị khung Học viên : Lương Chí Nhân Trang 48 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học Hình 5.15 Ứng suất tương đương khung Đối với vỏ Hình 5.16 Chuyển vị lớp vỏ khinh khí cầu Học viên : Lương Chí Nhân Trang 49 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học Hình 5.17 Chuyển vị lớp vỏ sau khinh khí cầu Từ kết thu trên, việc tăng cường kết cấu phân đuôi, làm tăng khối lượng kết cấu phần khung lên 12 % làm giảm biến dạng phần đáng kể xuống cịn 36% giá trị ban đầu Nhưng kết biến dạng vượt giá trị tới hạn vật liệu làm vỏ, việc nghiên cứu kết cấu phần cần phải nghiên cứu thêm, chọn lại vật liệu khác nhẹ để làm giảm biến dạng ứng suất vỏ phần đuôi không làm tăng thêm khối lượng kết cấu thay đổi trọng tâm thiết kế KKC 5.4 Kết luận Sau tiến hành mơ tốn tương tác FSI với mơ hình khung – vỏ đưa ra, kết thu cho thấy :  Phần kết cấu thân KKC đảm bảo chất lượng hoạt động: biến dạng không đáng kể q trình hoạt động  Phần đưa mơ hình KKC có nhiều vấn đề, trước hết kết cấu khung đuôi ngang đơn giản, khơng đủ khả giữ hình dạng lớp vỏ Do kết cấu phần ngang cần phải nghiên cứu sâu Học viên : Lương Chí Nhân Trang 50 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học để vừa tối ưu hóa kết cấu đảm bảo hình dạng cho phần vỏ vừa tối ưu hóa vật liệu để khơng làm tăng khối lượng kết cấu nhiều Học viên : Lương Chí Nhân Trang 51 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong luận văn này, toán tương tác khí động kết cấu KKC tính tốn phân tích cụ thể Kết số thu từ phân tích khí động cho thấy rõ tính chất khí động mơ hình KKC, từ làm tiền đề để tối ưu hóa hình dạng phân tích ổn định tĩnh Việc nghiên cứu lý thuyết ổn định tĩnh cho thấy tầm quan trọng đuôi ngang việc giữ cân cho KKC chuyển động nhiên hình dáng ngang mơ hình cịn đơn giản, cần nghiên cứu sâu hình dáng khí động ngang mối liên hệ khí động lên mơ hình KKC Trong phần nghiên cứu mơ tốn tương tác FSI, kết chuyển vị ứng suất kết cấu khung vỏ cho thấy kết cấu khung vỏ đưa chưa đạt yêu cầu hoạt động KKC, đặc biệt phần có biến dạng lớn Những kết gia cường kết cấu khung phần đuôi cho thay đổi tích cực, nhiên cần phải nghiên cứu sâu để có kết nằm giới hạn khối lượng kết cấu không tăng đáng kể Học viên : Lương Chí Nhân Trang 52 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đề tài nghị định thư “ Hợp tác nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mẫu khinh khí cầu có điều khiển với hình dạng tối ưu”, mã số NĐT : 2010/31, Học viện kỹ thuật quân 2010 – 2012 [2] Lewis Jamison, Geoffrey S Sommer, Isaac R.Porche “High-Altitude Airships for the future force army” 2005 [3] Charles P Burgess “Airship Design” 1927 [4] FLUENT “Theory Guide” Fluent INC USA [5] Frank Rizzo “A study of stability of airships” NACA 204 – 1924 [6] Datasheet of DUPONT “Technical information of Polyvinyl Flouride Film ( TEDLAR )” [7] Hunt J D “Structural analysis of aerostat flexible structure by the finite element method” Journal of Aircraft , 1982 19(8): 674-768 [8] Demirdˇzi´c I and Peri´c M “Space Conservation Law in Finite Volume Calculations of Fluid Flow” International Journal for Numerical Methods in Fluids, vol 8, pp 1037– 1050, 1988 [9] Martin O L Hansen “Aerodynamics of Wind Turbine” Earthscan, UK and USA, 2008 [10] Nguyen Phu Khanh, Nguyen Viet Hung, Pham Khac Viet and Nguyen Duc Cuong “Modeling and Simulation of Semi – Buoyant Airship Aerodynamics” Proceeding of the 3rd Regional Conference on Mechanical and Aerospace Technology, paper 168-171, ISSN: 2094-8387, Manila, Philippine, 2011 [11] Rank E et al “Wind loads on lightweight structures” Numerical simulation and wind tunnel tests Bauingenieur, Germany, 2003 Học viên : Lương Chí Nhân Trang 53 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học PHỤ LỤC A Tổng quan FLUENT Fluent phần mềm chun dụng tính tốn học chất lưu truyền nhiệt dựa tảng CFD- Computational Fluid Dynamics ( tính tốn động lực học chất lưu có trợ giúp máy tính ) Để có nhìn tổng quan vấn đề nghiên cứu phương pháp số phải biết hình thành, khả phương pháp tính phần mềm Điều trình bày rõ phần sau 1.1 Lịch sử đời phát triển Khởi nguồn Fluent bắt đầu vào năm 1980 mà CFD bắt đầu trở thành mục tiêu hấp dẫn nghiên cứu phát triển Hoa Kỳ Cũng thời điểm đó, cịn có Michael Engelman thành lập công ty Fluid Dynamics International (FDI), công ty chuyên phần mềm CFD Sự hợp tác đại học Sheffield công ty Creare cho đời phần mềm dễ sử dụng CFD gọi Fluent Phiên phần mềm chạy vào tháng 10 năm 1983 Cái tên Fluent xuất phát đựa cơng trình nghiên cứu tiếng Isac Newton Phần mềm nhanh chóng thành cơng trở thành phần mềm CFD thương mại phổ biến Chính điểu dẫn đến phát triển nhóm Fluent Creare trở thành công ty riêng vào năm 1988 Công ty đặt trụ sở Lebanon – New Hampshine Nhanh chóng hợp tác với Nhật Bản Châu Âu, sau 10 năm phát triển, Fluent trở thành công ty quốc tế với trụ sở đặt 10 nước giới Tháng năm 1995, Fluent đuợc sát nhập với Aavid Thermal Technologies, tập đoàn chuyên thiết bị công nghệ nhiệt cho hệ thống điện tử Đây bước đột phá quan trọng cho hai cơng ty, sau hai cơng ty có bước phát triển nhanh chóng đến kinh ngạc Sau đó, 5- 1996, Fluent giành Học viên : Lương Chí Nhân Trang 54 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học công ty FDI ( nói trên), cơng ty sở hữu phần mềm FIDAP, phần mềm mạnh CFD, đối thủ cạnh tranh lớn Fluent Năm 1997, Fluent tiếp tục giành thêm Polyflow S.A công ty sở hữu phần mềm POLYFLOW, chun tính tốn dịng phẳng nhớt Năm 2000, tập đoàn Aavid mua lại Willis Stein & Partners – công ty đầu tư tài hàng đầu Hoa Kỳ Từ đến nay, Fluent tiếp tục phát triển trì vị trí hàng đầu công nghệ phần mềm tảng CFD 1.2 Cấu trúc phần mềm Fluent Trong đó:  Fluent: Bộ tính tốn chính,  Gambit: Tạo lưới 2D 3D  Tgrid: Tạo lưới 3D từ lưới 2D  PrePDF: Bộ tiền sử lý cho tính tốn q trình cháy Fluent  Các giao tiếp chương trình: Cho phép trao đổi liệu Fluent với chương trình khác ANSYS, NASTRAN… 1.3 Khả Fluent Fluent có khả giải tốn sau:  Dịng 2D, 3D đối xứng, tọa độ trục dòng 3D Học viên : Lương Chí Nhân Trang 55 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học  Dòng tĩnh hay dòng tức thời ( phụ thuộc vào thời gian hay không)  Dịng nén hay khơng nén đựoc vận tốc ( low subsonic, transonic, supersonic hypersonic flows )  Dòng nhớt, dòng tầng, dòng rối  Chất lỏng Newton hay không Newton  Trao đổi nhiệt  Các đặc tính phản ứng hỗn hợp hóa học, q trình nổ, cháy…  Dịng nhiều pha liên tục ( lỏng-khí, lỏng –lỏng )  Dịng gồm pha liên tục pha liên tục ( lỏng – rắn )  Mơ hình lỗ hổng  Sự thay đổi pha: nóng chảy, đơng đặc…  Mơ hình màng thấm, lọc…  Mơ hình quạt, bơm, động tuabin…  Mơ hình chuyển động  Mơ hình số Ứng dụng Fluent ứng dụng CFD nay, Fluent đại biểu ưu tú CFD phương diện tính tốn 1.4 Các mơ hình tính tốn phầm mềm Fluent Dòng rối dòng đực trưng biến đổi trường vận tốc Thông thường , việc mô tả dịng rối thường khó khăn phương trình đặc tả có chứa đại lượng chưa biết Mơ hình rối có nhiệm vụ xác định đại lượng Fluent hỗ trợ mơ hình rối sau:  Mơ hình Splart-Allmaras  Mơ hình k-   Mơ hình k-  tiêu chuẩn  Mơ hình k-  thường hố ( RNG ) Học viên : Lương Chí Nhân Trang 56 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học  Mô hình k-  giản hố  Mơ hình k-   Mơ hình k-  tiêu chuẩn  Mơ hình k-  với dòng cắt ( SST )  Mơ hình   f  Mơ hình ứng suất Renold ( RSM )  Mơ hình xốy lớn ( LES ) Tuy nhiên áp dụng mô hình rối cho tất tốn, mơ hình rối cho kết số trường hợp định Điều địi hỏi ta phải nắm rõ chất trường hợp áp dụng chúng để đưa lựa chọn hợp lý cho tốn Tất mơ hình rối xuất phát từ hai phương trình phương trình phưong trình động lượng Với dịng rối hai phương trình viết lại sau:  ( u i )  0 t x1 ( ui ) ( ui u j ) u u j ul        [ ( i    ij )}]   (  ui' u 'j ) t x j xi xi x j xi xl x j x j Với u’i uj’ mạch động ( chênh lệch vận tốc tức thời vận tóc trung bình ), Hai phương trình khơng đủ kín để giải tất ẩn ( ẩn ui ,uj   ui'u 'j ) ta phải tìm thêm phương trình liên quan để khép kín thành hệ phương trình giải Tuỳ theo dạng phương trình thêm vào mà ta có phương pháp khác nhau.Trong thực tế ngày phương pháp k   sử dụng rộng rãi tốn em tính tốn theo phương pháp này, em sâu vào phương pháp Học viên : Lương Chí Nhân Trang 57 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học 1.4.1 Mơ hình tính tốn 𝒌 − 𝜺 Trong mơ hình k-  , phương trình thêm xây dựng sau: Theo giả thiết độ nhớt rối Boussinesq, ta có:  u u j   ui' u 'j   t  i   x  j xi  2     k   i u i  ij  3 xi    Phương trình thể mối quan hệ ứng suất Reynolds   ui'u 'j với biến thiên vận tốc trung bình Để giải phương trình này, người ta khép kín với phương trình có liên quan tới k ( lượng rối động học ) hệ số tổn thất  sau:  ( k )  ( kui )    t xi x j  t    k   k     Gk  Gb    YM  S k  x j   (  )  ( ui )    t xi x j  t        2   C1 (Gk  C3 Gb )  C2   S k k  Trong đó: Gk số thể phụ thuộc hình thành lượng rối động học (k) vào biến thiên vận tốc trung bình sau: Gk    u 'i u ' j u j xi Gb xác định sau: Gb  g i t T Prt xi Prt: số Prantl Gi: thành phần gia tốc trọng trường theo phương i  : hệ số giãn nở nhiệt môi trường Học viên : Lương Chí Nhân Trang 58 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học YM: hệ số thể biến thiên trình giãn nở so với giá trị trung bình YM  2M t2 Trong đó: Mt: số Mach rối:  t : hệ số nhớt rối: Mt   t  C  k a với a: vận tốc âm k2  Các hệ số cịn lại số, có giá trị mặc định sau: C1  1.44; C2  1,92; C  0.09; k  1.0;   1.3 Kết hợp phương trình trên, với hai phương trình phương trình liên tục phương trình động lượng, ta hệ phương trình khép kín đủ để giải trường phân bố vận tốc Mơ hình k   mơ hình đơn giản áp dụng với hầu hết tốn thơng thường với độ xác tốt 1.5 Tạo lưới q trình mơ số CFD thuật toán để giải toán dựa lưới có sẵn thân chương trình CFD khơng thể tạo lưới CFD không bao gồm thuật tốn tạo lưới, bước quan trọng tốn CFD khơng tạo lưới tốt kết thu khơng xác Thơng thường, chương trình CFD cần có cơng cụ tạo lưới riêng, tích hợp vào riêng rẽ Việc tạo lưới thực chất trình xác định ví trí điểm tiến hành giải phương trình học chất lưu Một tốn giải xác hay khơng phụ thuộc vào việc rời rạc hóa mơ hình có phù hợp không Việc phù hợp gồm Học viên : Lương Chí Nhân Trang 59 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học : tạo số điểm chia hợp lý với yêu cầu toán lại khơng bỏ sót vùng nhạy cảm 1.6 u cầu chọn mơ hình lưới Để giải toán lại cần xây dựng lưới riêng Vậy việc xây dựng lưới phụ thuộc vào yếu tố a Thời gian Mỗi tốn có giới hạn thời gian, việc xây dựng lưới phải vào yêu cầu để thực Nếu thời gian cho phép lớn tiến hành tạo lưới lớn, số phần tử nhiều để tính tốn Tuy nhiên thời gian bị hạn chế nên tạo lưới có kích cỡ số phần tử nhỏ Thường thì, lưới có cấu trúc đòi hỏi thời gian xây dựng lâu lưới khơng có cẩu trúc (do số đường số mặt lớn hơn) b Chi phí tính tốn Đây vấn đề liên quan đến lưới Các lưới đồ sộ ln địi hỏi cầu hình tính tốn thời gian sử dụng lớn Do vậy, phác thảo mơ hình lưới cho tốn ta phải tự xem xét khả đến đâu Nếu kích thước lưới lớn so với khả tính tốn dẫn đến khơng tính tốn c Sự hội tụ số Mỗi mơ hình tính tốn phải đảm bảo tính hội tụ Tiêu chuẩn hội tụ đánh giá qua đại lượng gọi chất lượng lưới Chất lượng lưới đánh giá thông qua điều kiện sau d Mật độ lưới: Khi rời rạc hố mơ hình liên tục, giá trị đại lượng tính tốn dựa phân bố điểm lưới Trong vài trường hợp, mật độ phân bố điểm lưới vùng quan trọng dẫn tới thay đổi tính chất dịng chảy Học viên : Lương Chí Nhân Trang 60 GVHD : PGS Nguyễn Phú Khánh Luận văn cao học Thông thường vùng có đại lượng biến đổi mạnh địi hỏi phải có phân bố lưới thật dày, nhiên điều bị giới hạn nhớ máy tính khả xử lý CPU phải cân đối hai mặt Trong Fluent, sau nhập lưới kiểm tra cách: Grid / Memory Usage e Độ mượt lưới: Việc thay đổi hình dạng phần tử lưói q đột ngột dẫn tớí sai số lớn tính tốn Trong trường hợp ta phải làm mượt lại lưới cách chia nhỏ phần tử Đặc biệt vùng có tượng cần quan tâm diễn Ví dụ: Sự thay đổi chiều dòng chảy qua khu vực khu vực nên làm mượt vùng khác f Hình dạng lưới: Hình dạng lưới khơng đồng đều, q méo mó dẫn đến sai số Thông thường dạng phần tử, việc đưa giá trị độ dài cạnh góc gần tốt Ví dụ tứ giác góc gần 90o Tỷ lệ cạnh không vượt 1/5 Các thông số chất lượng lưới kiểm tra q trình tạo lưới cách dùng cơng cụ kiểm tra chương trình Học viên : Lương Chí Nhân Trang 61 ... MUC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các loại khinh khí cầu theo cấu tạo Hình 1.2 Kết cấu khinh khí cầu mềm Hình 1.3 Chức túi khí phụ khinh khí cầu mềm Hình 1.4 Kết cấu khinh khí cầu cứng... Hình 1.5 Kết cấu khinh khí cầu bán cứng Hình 1.6 Lực tác động lên Airship 11 Hình 1.7 mơ hình khinh khí cầu 12 Hình 2.1 Mơ hình khinh khí cầu 14 Hình. .. 5.1 Mơ hình khung – vỏ khí cầu 37 Hình 5.2 Mơ hình khung khinh khí cầu 38 Hình 5.3 Phân bố áp suất bề mặt khinh khí cầu 40 Hình 5.4 Phân bố lực cắt bề mặt khinh khí cầu