Nghiên cứu cải tiến thiết kế vùng cách ly động cơ trên âm scramjet sử dụng công cụ mô phỏng số CFD

PHẠM BẢO LIÊM BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM BẢO LIÊM KĨ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÙNG CÁCH LY ĐỘNG CƠ TRÊN ÂM SCRAMJET SỬ DỤNG CÔNG CỤ MÔ PHỎNG SỐ CFD LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC KHĨA CLC2017A Hà Nội – Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM BẢO LIÊM TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÙNG CÁCH LY ĐỘNG CƠ TRÊN ÂM SCRAMJET SỬ DỤNG CÔNG CỤ MÔ PHỎNG SỐ CFD Chuyên ngành : Kĩ thuật khí động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS LƯU HỒNG QUÂN Hà Nội – Năm 2018 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Phạm Bảo Liêm Đề tài luận văn: “Nghiên cứu cải tiến thiết kế vùng cách ly động âm scramjet sử dụng công cụ mô số CFD” Chuyên ngành: Kĩ thuật khí động lực Mã số HV: CAC17005 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày… .………… với nội dung sau: - Bổ sung đầy đủ trích dẫn tài liệu tham khảo lời giải thích cho hình ảnh, cơng thức, kết so sánh với báo, bổ sung đầy đủ số tài liệu tham khảo - Phân tích ứng dụng kết tính tốn vào cải tiến thiết kế động scramjet - Chữa lỗi tả, lỗi trình bày - Bổ sung kết luận, nêu rõ kết luận văn đạt - Lấy nội dung cốt lõi phần phụ lục bổ sung cho chương I Ngày Giáo viên hướng dẫn TS LƯU HỒNG QUÂN tháng năm Tác giả luận văn PHẠM BẢO LIÊM CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CAM ĐOAN Tôi – Phạm Bảo Liêm, học viên cao học mã số CAC17005 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội – cam kết luận văn công trình nghiên cứu thân tơi hướng dẫn TS Lưu Hồng Quân – Bộ môn Kỹ thuật Hàng khơng Vũ trụ, Viện Cơ khí động lực – Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận văn xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả Phạm Bảo Liêm Xác nhận giáo viên hướng dẫn mức độ hoàn thành luận văn tốt nghiệp cho phép bảo vệ: Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Giảng viên hướng dẫn TS Lưu Hồng Quân MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ TRÊN ÂM SCRAMJET VÀ VÙNG CÁCH LY 1.1 Giới thiệu động âm scramjet 1.2 Vùng cách ly (vùng cách ly) 1.2.1 Cấu trúc dòng vùng cách ly scramjet 1.2.2 Mơ hình khuếch tán phân tích dịng vùng cách ly .11 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .18 2.1 Lý thuyết dòng âm .18 2.1.1 Hiện tượng sóng va .18 2.1.2 Lớp biên 20 2.1.3 Tương tác lớp biên sóng va 29 2.1.4 Dãy sóng va (shock train) .31 2.1.5 Độ nhớt luật Sutherland 33 2.2 Lý thuyết mô số .34 2.2.1 Phương trình Navier stockes phương trình bảo tồn 34 2.2.2 Số Courant 37  2.2.3 Hệ số y 38 2.2.4 Dạng điều kiện biên áp suất cửa vào 39 2.2.5 Giải pháp hướng 41 CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG CẢI TIẾN VÙNG CÁCH LY ĐỘNG CƠ SCRAMJET 43 3.1 Đặt vấn đề 43 3.2 Mơ dịng trào ngược vùng cách ly đơn giản 44 3.2.1 Mơ hình hình học 44 3.2.2 Chia lưới 44 3.2.3 Cài đặt toán .45 3.2.4 Kết 46 3.3 Nghiên cứu cải tiến thiết kế vùng cách ly với mơ hình bậc dốc .48 3.3.1 Mơ hình hình học 48 3.3.2 Chia lưới 49 3.3.3 Cài đặt toán .50 3.3.4 Kết 52 3.4 Kết luận hướng phát triển 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Lược đồ mặt cắt động âm scramjet[2] Hình 2: Chu kì nhiệt động (s tọa độ phương x, h độ rộng dòng) [3] Hình 3: Phân bố áp suất thành động khơng có nhiên liệu[2] .7 Hình : Phân bố áp suất thành buồng đốt bơm nhiên liệu [2] Hình 5: Biểu đồ quan hệ thông số [2] Hình 6: Cấu trúc dịng vùng cách ly [3] Hình 7: Tương quan liệu thực nghiệm dãy sóng va [3] .10 Hình 8: Một phân tố dịng tách[3] 12 Hình 9: Nhiên liệu Φ=0.5, dịng gắn chảy qua vùng cách ly buồng đốt[3] 15 Hình 10: Φ= 0.75, tách dịng xảy sau gắn dịng tăng tốc[3] 16 Hình 11: Φ = 0.81, tách dòng với họng nhiệt [3] 17 Hình 12: Phần tử chuyển động âm 18 Hình 13: Chuyển động âm 19 Hình 14: Chuyển động âm 19 Hình 15: Biên dạng lớp biên với số Mach =10 TW  TE  300K [2] 23 Hình 16: Hệ số ma sát tường lớp biên tầng lớp biên rối [2] 27 Hình 17: Số Stanton cho lớp biên tầng lớp biên rối [2] 27 Hình 18: Chiều dày dịch chuyển lớp biên tầng lớp biên rối [2] 28 Hình 19: Momen lớp biên tầng lớp biên rối [2] .28 Hình 20: Sóng va xiên tác động đến lớp biên [2] 29 Hình 21: Phân bố áp suất nơi có tương tác lớp biên sóng va [2] 29 Hình 22: Ảnh hưởng nhiệt độ tường tới kích thước bong bóng [2] 31 Hình 23: Hệ thống dãy sóng va 32 Hình 24: Sóng va đơn dãy sóng va 32 Hình 25: Quan hệ ứng suất dịch chuyển độ dẫn nhiệt với gradient vận tốc nhiệt độ [1] 33 Hình 26: Điều kiện biên với M=2 [4] 41 Hình 27: Một phần tư mơ hình vùng cách ly 44 Hình 28: Hình ảnh lưới đầu ống lớp lưới 45 Hình 29: So sánh kết số Mach mặt cắt trung tâm vùng cách ly 46 Hình 30: So sánh kết áp suất mặt cắt trung tâm 46 Hình 31: Đồ thị thay đổi áp suất trục vùng cách ly theo chiều dài vùng cách ly[2] 47 Hình 32: Đồ thị thay đổi áp suất trục trung tâm vùng cách ly[2] 47 Hình 33: Một phần hai mơ hình vùng cách ly .48 Hình 34: bậc cao mm .49 Hình 35: Dốc sau bậc .49 Hình 36: Tiếp nối sáu dốc sau bậc (cùng chiều cao độ dài) 49 Hình 37: Hình ảnh lưới bậc, dốc lớp lưới 50 Hình 38: So sánh kết số Mach mặt cắt trung tâm vùng cách ly 52 Hình 39: So sánh kết áp suất mặt cắt trung tâm 53 Hình 40: Áp suất dịng đường dọc vị trí bậc (vị trí đốt) 54 Hình 41: Đồ thị thay đổi áp suất trục vùng cách ly theo chiều dài vùng cách ly 54 Hình 42: Đồ thị thay đổi áp suất đường cắt dọc cuối vùng cách ly 55 Hình 43: Số Mach đường cắt dọc cuối vùng cách ly 55 Hình 44: Đồ thị liệu từ bảng 56 TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Động âm Scramjet nghiên cứu phát triển mạnh mẽ ứng dụng rộng rãi lĩnh vực công nghiệp quân Tuy nhiên, Việt Nam, loại động mới, chưa biết đến nhiều chưa có nhiều nghiên cứu động âm Ngày nay, với phát triển vượt bậc khoa học công nghệ, ngành hàng không vũ trụ có nhiều bước tiến Đối với động scramjet hoạt động điều kiện số Mach việc nghiên cứu tính tốn phức tạp có ảnh hưởng mạnh động nhớt, lớp biên,… tính chất dịng khí biến đổi hồn tồn Một số tượng phức tạp tượng dịng trào ngược vùng cách ly tượng dãy sóng va Chúng ta dùng phương pháp số học chất lỏng để tính tốn gần khảo sát tượng Chính vậy, đề tài "Nghiên cứu cải tiến thiết kế vùng cách ly động âm scramjet sử dụng công cụ mô số CFD" lựa chọn cho Luận văn thạc sỹ khoa học Nội dung luận văn gồm chương: Chương I: Giới thiệu động âm scramjet vùng cách ly: Trình bày tổng quan cấu trúc, nguyên lý hoạt động động tượng hình thành sóng va vùng cách ly Trình bày lý thuyết tính tốn thơng số sóng va Chương II: Cơ sở lý thuyết: Trình bày cở sở lý thuyết dòng âm, sở mô số CFD sử dụng phần mềm Ansys-Fluent Chương III: Bài tốn mơ số: Trình bày nghiên cứu biện pháp cải tiến đặc tính vùng cách ly, tính tốn, mơ phỏng, đánh giá hiệu phương pháp sử dụng công cụ mô số CFD LỜI MỞ ĐẦU Trong chiến thứ hai, khả động máy bay loại tên lửa yếu tố quan trọng định chiến thuật chiến thắng trận đánh Các nước tham chiến trọng nghiên cứu phát triển động tốc độ cao nhằm tăng tính động, phản ứng máy bay chiến đấu vũ khí đánh chặn Năm 1960, Mỹ trang bị động ramjet cho máy bay chiến đấu X-15, đạt vận tốc M = Ngày nay, với phát triển vượt bậc khoa học công nghệ, ngành hàng khơng vũ trụ có nhiều bước tiến Các nước Nga, Mỹ, Nhật tạo động Scramjet (đạt số Mach nữa) dùng cho tàu không gian, loại tên lửa, tên lửa hành trình máy bay chiến đấu động cao Trong phạm vi luận văn này, chúng tơi bàn tới việc tính tốn đặc tính dòng vùng cách ly động scramjet Bài tốn có tính chất quan trọng định tới hiệu suất động phục vụ việc thiết kế động Đối với động scramjet hoạt động điều kiện số Mach việc nghiên cứu tính tốn phức tạp có ảnh hưởng mạnh động nhớt, lớp biên,… tính chất dịng khí biến đổi hồn tồn Một số tượng phức tạp tượng dịng trào ngược vùng cách ly tượng dãy sóng va Chúng ta dùng phương pháp số học chất lỏng để tính tốn gần khảo sát tượng Bằng cánh áp dụng lý thuyết dòng âm, lý thuyết lớp biên kết hợp mô số, đưa thông số để đánh giá tượng như: phân bố áp suất, phân bố số Mach, đồ thị, so sánh kết với lý thuyết kết báo làm trước Tuy nhiên thời gian tìm hiểu ngắn, tài liệu hạn chế thiếu kinh nghiệm nghiên cứu thiếu sót sai khác khơng thể tránh khỏi Vì tơi mong muốn nhận góp ý thầy tồn thể bạn đồng nghiệp để em hồn thiện nghiên cứu có thêm hiểu biết q báu cho thân Chương III: Mô cải tiến vùng cách ly động scramjet - Minimum Orthogonal Quality = 6.39257e-01 (tiêu chuẩn gần lưới xấu) Maximum Ortho Skew = 3.60743e-01 (tiêu chuẩn gần lưới xấu) Hình 28: Hình ảnh lưới đầu ống lớp lưới 3.2.3 Cài đặt tốn  Chọn giải tồn theo biến tin cậy khối lượng riêng tồn tính chế độ không phụ thuộc vào thời gian  Chọn mơ hình giải k-epsilon, chế độ Standard hàm tường NonEquilibrium chất toán tượng tách thành lớp biên Do lưới cịn thơ, mơ hình rối k-epsilon thích hợp để bắt đa số đặc điểm dòng với ảnh hưởng sóng ảnh hưởng lớp biên(shock boundary interactions), cuộn xốy góc tách dịng  Bật phương trình lượng  Vật chất: khí lí tưởng có Cp số, độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ theo luật sutherland  Đặt điều kiện biên đầu vào có tên inlet: o Áp suất tổng 100000 Pa o Áp suất tĩnh 12780 Pa o Theo hướng pháp tuyến với mặt inlet o Suy M =  Đặt điều kiện cửa mang tên outlet: Giả sử áp suất tăng đốt cháy nhiên liệu gấp 3.8 lần áp suất tĩnh vào: 48564 Pa  Chọn phương pháp giải: Khởi tạo giá trị tính tốn đầu vào cửa vào inlet 45 Chương III: Mô cải tiến vùng cách ly động scramjet Tính tốn với số vịng lặp khoảng 9000 vòng lặp Đồ thị trở nên ổn định giá trị hội tụ mức chấp nhận (khoảng 103 ) số lượng lưới cịn ít, tăng số lượng lưới làm tải khả máy tính có 3.2.4 Kết (Các kết phần 3.2.4 so sánh với mục tham khảo [5]) Hình 29: So sánh kết số Mach mặt cắt trung tâm vùng cách ly Hình 30: So sánh kết áp suất mặt cắt trung tâm Nhận xét:  Về mặt lý thuyết: việc hình thành loạt sóng va sóng va trào ngược tương đồng so với lý thuyết, hình thành liên tiếp sóng va xiên, 46 Chương III: Mô cải tiến vùng cách ly động scramjet sóng va cong hình bát úp (Nhận biết sóng va vị trí thơng số có bước nhảy) Ở phần cuối vùng cách ly sóng va không suất hiện, thông số liên tục khơng có bước nhảy  So sánh hai kết mơ phỏng: mặt định tính giống Sự khác sai số nhiều thông số báo không đưa thang thị màu, thơng số lưới Hình 31: Đồ thị thay đổi áp suất trục vùng cách ly theo chiều dài vùng cách ly[2] Hình 32: Đồ thị thay đổi áp suất trục trung tâm vùng cách ly[2] Từ đồ đồ thị ta gần thống số chiều dài dãy sóng va vị trí sóng trào ngược, từ ta so sánh với kết tính tốn nhờ lý thuyết 47 Chương III: Mô cải tiến vùng cách ly động scramjet THÔNG SỐ KẾT QUẢ KẾT QUẢ TÍNH TRÊN SAI SỐ SAI SỐ TÁC GIẢ BÀI BÁO CÔNG SO VỚI SO VỚI THỰC THỨC BÀI BÁO THỰC HIỆN THỰC NHIỆM NGHIỆM Vị trí mép vào 0.082 0.08 2.5% Chiều dài tổng 0.218 0.22 0.9% 0.128 0.14 0 0% 1.99 2.81 29.1% Chiều dài dãy sóng va Lực cản áp suất Lực cản nhớt 0.1168 8.6% 2.6% 3.3 Nghiên cứu cải tiến thiết kế vùng cách ly với mơ hình bậc dốc Sau kiểm nghiệm phương pháp mô CFD, phương pháp có sai số nhỏ kết so sánh tương đối xác Trong phần tiếp theo, tác giả ứng dụng mơ hình thực mục 3.2 mơ vùng cách ly với bậc dốc tham khảo nghiên cứu thực nghiệm động Scramjet, đưa phương án thiết kế vùng cách ly trường hợp mơ 3.3.1 Mơ hình hình học Mơ hình mơ sau: - Vùng cách ly hình chữ nhật: dài 260mm, rộng: 24 mm Trong hình vẽ nửa ống: dài 260mm, rộng 12 mm (do đơn giản toán đặt điều kiện biên đối xứng) Hình 33: Một phần hai mơ hình vùng cách ly 48 Chương III: Mô cải tiến vùng cách ly động scramjet Từ mơ hình người ta phát triển thử nghiệm mơ hình tương tự với bậc dốc: Hình 34: bậc cao mm Phía sau bậc tăng dần số dốc cao mm, dài mm số thứ tự từ đến sau: Hình 35: Dốc sau bậc Hình 36: Tiếp nối sáu dốc sau bậc (cùng chiều cao độ dài) Ngồi ra, cịn hai mơ hình với hai dốc dài 10 mm Ta thiết lập điều kiện đầu vào với kiểu sau: - Tường: wall Mặt đối xứng: sym Áp suất đầu vào: in Áp suất đầu ra: out 3.3.2 Chia lưới Kết chia lưới ta hình với thơng số sau: - Lưới tứ diện Số nút lưới: 104183 nút Số phần tử lưới: 291998 phần tử 49 Chương III: Mô cải tiến vùng cách ly động scramjet Lớp biên: lớp, tỉ lệ dựng 1.07, chiều cao lớp lười 0.008mm < 0.01 mm - Chất lượng trực giao nhỏ = 2.99762e-01 (tiêu chuẩn gần lưới xấu trừ chất lượng nghiêng trực giao lớn ) - Chất lượng nghiêng trực giao lớn = 6.37959e-01 (tiêu chuẩn gần lưới xấu) Giá trị trực giao Chất lượng lưới Không chấp nhận 0.9- Xấu 0.75 – 0.9 Kém 0.5 – 0.75 Phù hợp 0.25 – 0.5 Tốt – 0.25 Rất tốt Tất phần tử lưới hồn hảo - Hình 37: Hình ảnh lưới bậc, dốc lớp lưới 3.3.3 Cài đặt toán  Chọn giải toàn theo biến tin cậy khối lượng riêng tồn tính chế độ ổn định, khơng phải chế độ q độ  Chọn mơ hình giải k-epsilon, chế độ Standard hàm tường NonEquilibrium chất toán tượng tách thành lớp biên Ở có lựa chọn phương pháp giải tốt phương pháp SST phương pháp sử dụng nhiều tài nguyên máy tính mà tốn lớp biên cần chia dày tỉ lệ co (aspect ratio) = 35 Nên chọn hàm tường để tính tốn cho Nhưng số trường hợp toàn có nhiều dốc phương pháp k-epsilon khơng đáp ứng độ hội tụ ta buộc phải dùng SST 50 Chương III: Mô cải tiến vùng cách ly động scramjet  Bật phương trình lượng  Vật chất: khí lí tưởng có Cp số, độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ theo luật sutherland  Đặt điều kiện biên đầu vào có tên inlet: o Áp suất tổng 100000 Pa o Áp suất tĩnh 12780 Pa o Theo hướng pháp tuyến với mặt inlet o Suy M =  Đặt điều kiện cửa mang tên outlet: o Giả sử áp suất tăng đốt cháy nhiên liệu gấp 3.8 lần áp suất tĩnh vào: 48564 Pa  Chọn phương pháp giải: Khởi tạo giá trị tính tốn đầu vào cửa vào inlet Tính tốn với số vòng lặp khoảng 7000 - 13000 vòng lặp Đồ thị trở nên ổn định giá trị hội tụ vừa phải (khoảng 103 ) số lượng lưới cịn ít, tăng số lượng lưới làm q tải máy tính có tốn mơ với bậc dốc tốn dịng phức tạp, việc chia lưới hiệu chỉnh lưới khó khăn 51 Chương III: Mô cải tiến vùng cách ly động scramjet 3.3.4 Kết Hình 38: So sánh kết số Mach mặt cắt trung tâm vùng cách ly 52 Chương III: Mô cải tiến vùng cách ly động scramjet Hình 39: So sánh kết áp suất mặt cắt trung tâm Nhận xét:  Về mặt lý thuyết: việc hình thành loạt sóng và sóng va trào ngược tương đồng so với lý thuyết, hình thành liên tiếp sóng va xiên, sóng va cong hình bát úp (Nhận biết sóng va vị trí thơng số có bước nhảy)  Phân bố màu sắc cho thấy, nhìn chung với số Mach tăng dần chiều dài dãy sóng va giảm dần, vị trí mép vào dãy sóng va lùi cuối vùng cách ly  Phân bố áp suất cuối vùng cách ly đồng trường hợp khơng có bước nhảy khoảng 25 mm đoạn cuối  Trường hợp 4,6,7 đặc biệt 2’ 3’, khoảng vùng cách ly đầu dòng nhiễu loạn trường hợp khác Ta loại hai trường hợp 2’ 3’ (dốc dài) 53 Chương III: Mô cải tiến vùng cách ly động scramjet  Tại bậc (vị trí đốt) trường hợp dòng ổn định nhất, khơng xuất sóng va Hình 40: Áp suất dịng đường dọc vị trí bậc (vị trí đốt) Trường hợp 0, 1, 2, 3, 4: áp suất bậc ổn định, áp suất cao trường hợp 3, phù hợp với tiêu chuẩn để đốt nhiên liệu (phù hợp 0.43  P  0.5 ) P0 trường hợp 7, áp suất biến đổi vùng xuất sóng va Hình 41: Đồ thị thay đổi áp suất trục vùng cách ly theo chiều dài vùng cách ly 54 Chương III: Mô cải tiến vùng cách ly động scramjet Hình 42: Đồ thị thay đổi áp suất đường cắt dọc cuối vùng cách ly Xét áp suất đường cắt dọc cuối vùng cách ly, áp suất biến đổi có đoạn gấp khúc trường hợp 4, 7, 5, Áp suất cao trường hợp 0, 1, Hình 43: Số Mach đường cắt dọc cuối vùng cách ly Từ đồ đồ thị ta gần thơng số chiều dài dãy sóng va vị trí sóng trào ngược, từ ta so sánh với kết tính tốn qua đồ thị 55 Chương III: Mơ cải tiến vùng cách ly động scramjet Trường hợp Vị trí mép vào (mm) Chiều dài tổng (mm) 41 51 117 79 141 172 173 170 212 204 147 182 120 88 85 86 69 64 107 65 73 65 55 56 Chiều dài dãy sóng va (mm) Bảng 1: Các thơng số đo đồ thị Hình 44: Đồ thị liệu từ bảng Chiều dài dãy sóng va trường hợp 69 mm, tính tốn lý thuyết 65,3 mm Suy sai số mô so với lý thuyết trường hợp là: 5.67% Tính tốn sau: 56 Chương III: Mơ cải tiến vùng cách ly động scramjet    **  0.13  0.664  D U 4.92 D Re Re  M 2 V  517,184(m / s) UD D  2,4 102 (m)    1,225(Kg/ m3 )   1,789 105 (kg/ m/ s)    s(M2  1)(Re )1/4  P   P   50    170   1/2 1/2 D   P   P  Suy s = 0.00653 m = 65.3 mm Xét chiều dài tổng vị trí mép vào: nhiều dốc loạt song bị đẩy phía cuối vùng cách ly, số dốc lên đến 5, 6, dốc vị trí giữ ngun Chiều dài dãy sóng va trường hợp nhau, không biến đổi nhiều thông số chủ yếu phụ thuộc vào áp suất hai đầu vùng cách ly 3.4 Kết luận hướng phát triển Trong đề tài này, tìm hiểu lý thuyết dịng âm lý thuyết mơ số (chương II), cơng cụ cần thiết để nghiên cứu tượng dòng chảy động âm scramjet Trong chương I, tác giả trình bày khái quát đặc trưng động âm scramjet, trình bày đặc tính vùng cách ly Nhưng thiếu sót lớn khơng có sở thực nghiệm vững để so sánh với kết mơ đạt Chương III dành phần lớn cho liệu thử nghiệm động scramjet để làm sở cho hai tốn mơ là: - Bài tốn mơ dòng trào ngược đánh giá kết so sánh với báo để đưa phương pháp mô gần dịng ống - Mơ dịng trào ngược vùng cách ly với bậc dốc: Áp dụng phương pháp để kết luận phương án thiết kế trường hợp mô đưa 57 Chương III: Mô cải tiến vùng cách ly động scramjet Sau thu thập kết quả, nhận xét kết thấy: dãy sóng va ảnh hưởng nhớt, lớp biên kết hợp với hình dạng vùng cách ly tác động sóng va xiên tạo nên tượng phức tạp khó khăn để khảo sát, dựa mô phương pháp thực nghiệm xác định gần chiều loạt sóng va số thơng số tính tốn khác Sóng va trào ngược qua dòng tách lớp biên áp suất tăng đột ngột tượng cháy buồng đốt Chúng ta không chọn trường hợp dốc dài phần đầu vùng cách ly có xuất sóng va mạnh, dịng nhiễu động mạnh ảnh hưởng đến cửa hút Sau phân tích phân bố, đồ thị, số liệu áp suất số Mach ta chọn trường hợp 3, lý sau: - Phần đầu vùng cách ly, dịng ổn định, khơng ảnh hưởng đến hiệu suất cửa vào - Phần cuối vùng cách ly khơng suất sóng va mạnh, dịng chảy ổn định, áp suất cao Tại vị trí đốt áp suất cao, điểm kết thúc loạt sóng va bị đẩy lên trước vị trí đốt, dịng khơng nhiễu loạn 58 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Fundamentals of Aerodynamics, John D Anderson, Jr [2] Christian Max Fischer, Investigation of the Isolator Flow of Scramjet Engines, Diese Dissertation ist auf den Internetseiten der Hochschulbibliothek online verfügbar, 2014 [3] Professor Michael K Smart, Scramjet Isolators, NATO, 2010 [4] Tutorial ANSYS-FLUENT (file helf) [5] Bài báo Nghiên cứu lan truyền ngược sóng va vùng cách ly động Scramjet, Hội nghị Khoa học Cơ học Thủy khí tồn quốc lần thứ 20 59 ... VĂN NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÙNG CÁCH LY ĐỘNG CƠ TRÊN ÂM SCRAMJET SỬ DỤNG CÔNG CỤ MÔ PHỎNG SỐ CFD Chuyên ngành : Kĩ thuật khí động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH KĨ THUẬT CƠ KHÍ... : Phạm Bảo Liêm Đề tài luận văn: ? ?Nghiên cứu cải tiến thiết kế vùng cách ly động âm scramjet sử dụng công cụ mô số CFD? ?? Chuyên ngành: Kĩ thuật khí động lực Mã số HV: CAC17005 Tác giả, Người hướng... I: GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ TRÊN ÂM SCRAMJET VÀ VÙNG CÁCH LY 1.1 Giới thiệu động âm scramjet 1.2 Vùng cách ly (vùng cách ly) 1.2.1 Cấu trúc dòng vùng cách ly scramjet 1.2.2