Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên dòng xe du lịch honda city bằng phần mềm ansys fluent

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG BIÊN DẠNG THÂN XE ĐẾN LỰC CẢN TRÊN DÒNG XE DU LỊCH ( HONDA CITY) BẰNG PHẦN MỀM ANSYS – FLUENT Sinh viên thực hiện: LÊ SĨ QUÂN Đà Nẵng – Năm 2018 TÓM TẮT Tên đề tài: Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda city) phần mềm Ansys-Fluent Sinh viên thực hiện: Lê Sĩ Quân Số thẻ SV: 103130068 Lớp: 13C4A Đề tài tập trung việc tìm hiểu thực mơ khí động học tác dụng lên vỏ xe du lịch Đề tài xây dựng từ nhiều kiến thức chuyên ngành phục vụ việc tính tốn mơ Chương 1: Tổng quan đề tài Giới thiệu xe du lịch, khung vỏ xe du lịch khí động học tơ Chương 2: Xây dựng mơ hình mơ khí động học vỏ xe du lịch.Trình bày việc lập quy trình tính tốn để từ xây dựng mơ hình 3D vỏ xe mô không gian mô Chương 3: Giới thiệu phần mềm Ansys Fluent.Các điều kiện tính tốn kết q trình mơ Tính tốn xác định lực cản khơng khí tác dụng lên khung vỏ xe tơ du lịch Trình bày kết ảnh hưởng thông số khảo sát Chương 4: Thay đổi biên dạng thân xe tham khảo,tính tốn đánh giá.Lựa chọn thơng số thay đổi tiến hành mô phỏng.Đánh giá kết đạt so sánh với vỏ xe sở ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG Độclập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lê Sĩ Quân Lớp: 13C4A Số thẻ sinh viên: 103130068 Khoa: Cơ Khí Giao Thơng Ngành: Kỹ Thuật Cơ khí Tên đề tài đồ án: Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City) phần mềm Ansys- Fluent Đề tài thuộc diện : Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Theo xe tham khảo Honda City Theo tài liệu tham khảo Nội dung phần thuyết minh tính toán: - Tổng quan đề tài - Xây dựng mơ hình mơ khí động học vỏ xe du lịch - Tính tốn xác định lực cản khơng khí tác dụng lên khung vỏ ô tô du lịch - Thay đổi biên dạng thân xe tham khảo,tính tốn đánh giá Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): STT Tên vẽ Số lượng / loại giấy Bản vẽ 3D xe tham khảo 1/A3 Bản vẽ 2D xe mô tham khảo 1/A3 Bản vẽ 2D xe thay đổi biên dạng vỏ 1/A3 Kết mô 4/A3 Tổng 7/A3 Họ tên người hướng dẫn: Ths Nguyễn Quang Trung Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 13/2/2017 Ngày hoàn thành đồ án: 25/5/2017 Đà Nẵng, ngày Trưởng Bộ Môn tháng năm 2018 Người hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên ) PGS.TS Dương Việt Dũng Ths Nguyễn Quang Trung LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đà cơng nghiệp hóa đại hóa mạnh mẽ Bên cạnh đó, đời sống người dân ngày nâng cao, nhu cầu lại, vận chuyển không dừng lại việc “đi tới nơi, tới chốn” mà đòi hỏi tính tiện nghi, êm dịu Do đó, cơng nghiệp ôtô đại cần phải đảm bảo an tồn vận hành, tính thoải mái, dễ sử dụng điều khiển nhẹ nhàng cho người lái Là sinh viên ngành khí động lực, sau gần năm học tập Trường đại học Bách Khoa, khoa Cơ Khí Giao Thơng bảo tận tình thầy khoa việc tìm hiểu, nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng khí động học đến biên dạng xe ô tô thiết thực bổ ích Để giúp sinh viên rèn luyện kỹ tìm hiểu thơng tin, củng cố, ứng dụng lý thuyết vào thực tế bước đầu làm quen với việc nghiên cứu, tính tốn kiểm nghiệm, sinh viên nhận Đồ án tốt nghiệp Trong khuôn khổ nhiệm vụ giao, em xin trình bày nhiệm vụ Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch phần mềm Ansys Fluent Em xin cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo ThS Nguyễn Quang Trung Dưới giúp đỡ, bảo thầy cố gắng, nổ lực thân, em hoàn thành nhiệm vụ khoảng thời gian quy định Tuy nhiên, kiến thức hiểu biết có hạn, điều kiện tham khảo thực tế chưa có nhiều nên đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót, nhầm lẫn Do vậy, em mong thầy thông cảm bảo thêm để em hoàn thiện trình học tập cơng tác sau i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “ Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch (Honda City) phần mềm Ansys-Fluent” thực dựa giúp đỡ giáo viên hướng dẫn thu thập kiến thức từ tài liệu tham khảo Đề tài đảm bảo tính liêm học thuật Sinh viên thực Lê Sĩ Quân ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC …………………………………………………………………………….iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ v DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU ,CHỮ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung ô tô du lịch khung vỏ xe ô tô du lịch .3 1.1.1 Ô tô du lịch .3 1.1.2 Khung vỏ ô tô du lịch .3 1.2 Khí động học ô tô 1.2.1 Các thông số đặc trưng 1.2.2 Lực cản khơng khí 11 1.3 Tình hình đề tài khí động học tơ 13 1.3.1 Đề tài lý thuyết 13 1.3.2 Đề tài thực nghiệm .16 1.3.3 Các hướng đề tài gần 17 1.4 Nội dung đồ án 18 1.4.1 Mục tiêu .18 1.4.2 Phương pháp 18 1.4.3 Đối tượng .18 1.4.4 Phạm vi 18 1.4.5 Nội dung .19 CHƯƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG KHÍ ĐỘNG HỌC VỎ XE DU LỊCH 20 2.1 Mô khí động học vỏ xe ANSYS - FLUENT 20 2.1.1 Giới thiệu chung ANSYS - FLUENT 20 2.1.2 Mơ dịng chảy khơng khí bao quanh vỏ xe FLUENT .21 iii 2.2 Mơ hình 3D vỏ xe du lịch 21 2.3 Xác định vùng không gian mô 22 2.4 Chia lưới 24 2.5 Các ràng buộc điều kiện tính tốn 26 2.6 Phương pháp tính tốn lực khí động 27 CHƯƠNG TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH LỰC CẢN KHƠNG KHÍ TÁC DỤNG LÊN KHUNG VỎ Ơ TÔ DU LỊCH 28 3.1 Phương pháp đề tài 28 3.2 Các thông số đầu vào số giả thiết tốn mơ 29 3.2.1 Lựa chọn thông số vỏ xe du lịch 29 3.2.2 Các giả thiết giới hạn đề tài toán mô 30 3.3 Xây dựng mơ hình hình học, xác định vùng khơng gian mơ 31 3.4 Đặt điều kiện tính toán 32 3.4.1 Các điều kiện ràng buộc 32 3.4.2 Các điều kiện tính tốn 32 3.5 Mô tính tốn khí động học vỏ xe sở .33 3.6 Khảo sát ảnh hưởng thơng số kết cấu tới khí động học vỏ xe 37 3.6.1 Góc nghiêng kính chắn gió phía trước xe .38 3.6.2 Góc nghiêng kính hậu 42 3.6.3 Bán kính góc lượn kính chắn gió xe 45 3.6.4 Bán kính góc lượn kính hậu xe 50 Chương 4: THAY ĐỔI BIÊN DẠNG THÂN XE THAM KHẢO,TÍNH TỐN VÀ ĐÁNH GIÁ 54 4.1 Lựa chọn mơ hình hồn chỉnh 54 4.2 Đánh giá kết tính tốn mơ 57 4.3 So sánh vỏ xe tham khảo vỏ xe thay đổi 59 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 iv DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ BẢNG 3.1 - Giá trị hệ số lực cản, lực mô men theo phương BẢNG 3.2 - Giá trị Cd phụ thuộc vào góc nghiêng kính chắn gió phía trước BẢNG 3.3 - Giá trị Cd phụ thuộc vào góc nghiêng kính hậu BẢNG 3.4 - Sự phụ thuộc Cd vào bán kính góc lượn kính chắn gió phía trước xe BẢNG 3.5 - Sự phụ thuộc Cd vào bán kính góc lượn kính phía sau xe BẢNG 4.1- Sự phụ thuộc Cd vào bán kính góc lượn xe, kính chắn gió kính hậu BẢNG 4.2 - Lực cản Fd hệ số cản Cd mơ hình vỏ xe thay đổi BẢNG 4.3 - Các thông số mơ hình xe du lịch tham khảo mơ hình thay đổi đồ án HÌNH 1.1: Các dạng khung vỏ điển hình tơ HÌNH 1.2 Các dạng khung vỏ tơ HÌNH 1.3- Khí động học tác dụng lên vỏ xe tơ HÌNH 1.4- Khí động học phần xe dạng đơi lướt HÌNH 1.5- Biện pháp cải thiện khí động học tơ HÌNH 1.6- Các lực tác dụng lên vật nằm dịng chảy HÌNH 1.7- Sự hình thành vùng xốy áp thấp phía sau vật cản HÌNH 1.8- Ảnh hưởng hình dạng vật cản tới hình thành vùng xốy HÌNH 1.9 Q trình cải thiện hình dạng khí động học tơ nhằm giảm hệ số cản HÌNH 1.10- Lịch sử phát triển mơ hình tính tốn khí động học HÌNH 1.11- Sơ đồ ngun lý làm việc ống khí động HÌNH 2.1: Mơ hình vỏ xe du lịch 3D HÌNH 2.2 - Các kích thước khơng gian mơ lần đầu HÌNH 2.3 - Ví dụ số dạng dịng chảy ngược HÌNH 2.4 - Các dạng phần tử lưới mơ hình mơ 3D HÌNH 2.5 - Hình ảnh chia lưới vùng khơng gian tính tốn vỏ xe du lịch HÌNH 3.1 – Các thơng số khảo sát biên dạng vỏ xe HÌNH 3.2: Xe tham khảo (Honda City) v HÌNH 3.3: kích thước vùng khơng gian mơ HÌNH 3.4: Mơ hình 3D vỏ xe tham khảo (Honda City ) HÌNH 3.5: Chia lưới vùng khơng gian mơ HÌNH 3.6: Phân bố áp suất bề mặt vỏ xe HÌNH 3.7: Phân bố áp suất mặt phẳng đối xứng dọc xe HÌNH 3.8: Phân bố áp suất theo mặt cắt qua điểm vỏ xe HÌNH 3.9: Phân bố vận tốc mặt phẳng đối xứng dọc xe HÌNH 3.10: Phân bố vận tốc mặt cắt ngang qua điểm xe HÌNH 3.11: Đường dịng mặt phẳng trung tuyến dọc xe HÌNH 3.12: Đường dịng mặt cắt ngang qua điểm xe HÌNH 3.13: Ảnh hưởng góc nghiêng kính chắn gió phía trước đến hệ số cản Cd HÌNH 3.14 - Phân bố áp suất góc nghiêng kính chắn gió 0o HÌNH 3.15 - Phân bố áp suất góc nghiêng kính chắn gió 65o HÌNH 3.16 - Đường dịng bao quanh vỏ xe góc nghiêng kính chắn gió 0o HÌNH 3.17 - Đường dịng bao quanh vỏ xe góc nghiêng kính chắn gió 65o HÌNH 3.18 - Ảnh hưởng góc nghiêng kính phía sau xe đến hệ số cản Cd HÌNH 3.19 - Phân bố áp suất góc nghiêng kính sau 0o HÌNH 3.20 - Phân bố áp suất góc nghiêng kính sau 70o HÌNH 3.21 - Đường dịng góc nghiêng kính hậu 0o HÌNH 3.22 - Đường dịng góc nghiêng kính hậu 70o HÌNH 3.23 - Ảnh hưởng bán kính góc lượn kính chắn gió xe tới hệ số cản Cd HÌNH 3.24 - Đường dịng bán kính góc lượn kính chắn gió xe mm HÌNH 3.25 - Đường dịng bán kính góc lượn kính chắn gió xe 100 mm HÌNH 3.26 - Đường dịng bán kính góc lượn kính chắn gió xe 200 mm HÌNH 3.27 - Đường dịng bán kính góc lượn kính chắn gió xe 400 mm HÌNH 3.28 - Đường dịng bán kính góc lượn kính chắn gió xe 1600 mm HÌNH 3.29 - Phân bố áp suất góc lượn kính chắn gió xe mm vi Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Hình 3.29 - Phân bố áp suất góc lượn kính chắn gió xe mm Hình 3.30 - Phân bố áp suất góc lượn kính chắn gió xe 1600 mm 3.6.4 Bán kính góc lượn kính hậu xe Tiếp theo, Sinh viên thực khảo sát ảnh hưởng bán kính góc lượn kính phía sau xe (R2 hình 3.1) tới hệ số cản khí động Cd vỏ xe Bán kính góc lượn thay đổi từ mm đến 2000 mm với bước khảo sát 200 mm Kết thể bảng 3.5 đồ thị hình 3.31 SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 50 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Bảng 3.5 - Sự phụ thuộc Cd vào bán kính góc lượn kính phía sau xe Bán kính góc lượn (mm) 100 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Hệ số cản Cd 0,395 0,375 0,359 0,356 0,354 0,353 0,353 0,352 0,351 0,350 0,349 0,349 0.5 Cd 0.4 0.3 0.2 0.1 0 500 1000 1500 2000 R2(mm) Hình 3.31 - Ảnh hưởng bán kính góc lượn kính phía sau xe tới hệ số cản Cd Quy luật biến thiên hệ số Cd hình 3.31 giải thích dựa vào hình ảnh đường dịng hình 3.32, hình 3.33 hình ảnh phân bố áp suất hình 3.34, hình 3.35 SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 51 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Hình 3.32 – Đường dịng góc lượn kính hậu xe mm Hình 3.33 – Đường dịng góc lượn kính hậu xe 2000 mm Hình 3.34 - Phân bố áp suất góc lượn kính chắn gió xe mm SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 52 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Hình 3.35 - Phân bố áp suất góc lượn kính chắn gió xe 2000 mm Các kết tính tốn cho thấy , việc thay đổi bán kính góc lượn kính phía sau xe ảnh hưởng khơng nhiều đến hệ số Cd ( chênh lệch giá trị lớn nhỏ Cd 0,3955 0,3489 , tương đương với 11,78%) Nguyên nhân lý giải tương tự trường hợp góc nghiêng kính phía sau xe SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 53 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent CHƯƠNG 4: THAY ĐỔI BIÊN DẠNG THÂN XE THAM KHẢO,TÍNH TỐN VÀ ĐÁNH GIÁ 4.1 LỰA CHỌN MƠ HÌNH HỒN CHỈNH Các kết khảo sát cho thấy, có thơng số ảnh hưởng mạnh đến hệ số cản khí động Cd bán kính góc lượn mặt kính chắn gió xe (R1) góc nghiêng kính chắn gió (α) Đây thông số tạo thành kết cấu phần đầu vỏ xe Việc lựa chọn thơng số có ảnh hưởng lớn đến hệ số Cd kết cấu vỏ xe, việc thay đổi góc nghiêng kính chắn gió α có ảnh hưởng lớn đến khơng gian sử dụng xe Sinh viên chọn thơng số bán kính góc lượn kính chắn gió với xe R1 góc lượn kính hậu với xe R2 Với quy luật biến thiên Cd trên, Sinh viên đề xuất vùng lựa chọn hình 4.1 Vùng chọn xác định khoảng Rmin - Rmax Có thể nhận thấy rằng, vùng chọn, Rmax tương ứng với Cdmin ngược lại Rmin tương ứng với Cdmax Giá trị Rmax xác định dựa ảnh hưởng tới kết cấu vỏ xe thơng qua tiêu chí thể tích khơng gian sử dụng tính thẩm mỹ, cịn giá trị Rmin lựa chọn cho Cd nhỏ Hình 4.1 - Vùng lựa chọn bán kính góc lượn Bán kính góc lượn kính chắn gió với xe R1 kính hậu với xe R2 khơng ảnh hưởng nhiều đến diện tích sử dụng mà chủ yếu làm thay đổi hình dạng phần đầu xe, nghĩa ảnh hưởng trực tiếp đến tính thẩm mỹ Dựa vào vỏ xe tham khảo khảo sát số dạng vỏ xe hiện lưu hành Việt Nam, Sinh viên nhận thấy R1 SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 54 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent R2 dao động khoảng rộng từ 1200-2000 mm Vì vậy, để có sở lựa chọn giá trị R1 R2 , Sinh viên tiến hành mơ tính tốn cho vỏ xe với giá trị bán kính R1 thay đổi từ 800 đến 1600mm R2 thay đổi từ 1200 đến 2000 Dựa kết tính tốn Sinh viên chọn giá trị cuối cho R1 R2 Với phân tích đây, Sinh viên chọn giá trị thông số kết cấu vỏ xe sau: - Góc nghiêng kính chắn gió: 62o (Vị trí bắt đầu nghiêng cách mặt đường 1000 mm) - Góc nghiêng kính sau: 68o (Vị trí bắt đầu nghiêng cách mặt đường 1040 mm) - Bán kính góc lượn xe kính sau R2 thay đổi từ 1200 đến 2000 bán kính góc lượn xe kính chắn gió phía trước R1 khảo sát với thay đổi từ 800 mm đến 1600 mm với bước nhảy 200 mm Kết tính tốn khí động học cho mơ hình vỏ xe với thông số cho bảng 4.1 Bảng 4.1- Sự phụ thuộc Cd vào bán kính góc lượn xe, kính chắn gió kính hậu Bán kính góc lượn R1 (mm) 800 1000 1200 1400 1600 Bán kính góc lượn R2 (mm) 1200 1400 1600 1800 2000 Hệ số cản Cd 0,3725 0,3353 0,3071 0,2913 0,2793 Từ kết trên, Sinh viên nhận thấy giá trị Cd vỏ xe bán kính góc lượn xe kính chắn gió phía trước nằm khoảng từ 1400 - 1600 (mm) bán kính góc lượn kính hậu với xe nằm khoảng 1800 – 2000 (mm) đáp ứng tốt tiêu chí nêu Sinh viên chọn giá trị bán kính R1 1600 mm, R2 2000 tương ứng với hệ số cản 0,2793 Sau lựa chọn thông số kết cấu vỏ xe,sinh viên xây dựng mơ hình vỏ xe du lịch đầy đủ, tiến hành tính tốn Fluent thu giá trị hệ số cản Cd 0,2793 Kết thể hình từ 4.2 đến 4.5 SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 55 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Hình 4.2 – Phân bố áp suất bề mặt vỏ xe Hình 4.3- Phân bố áp suất mặt phẳng đối xứng dọc xe Hình 4.4- Phân bố vận tốc mặt phẳng đối xứng dọc xe SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 56 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Hình 4.5- Đường dòng mặt phẳng trung tuyến dọc xe 4.2 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH TỐN MƠ PHỎNG Từ kết đề tài đây, Sinh viên đề xuất cải thiện dạng khí động học vỏ xe ô tô du lịch cách lựa chọn thông số kết cấu hợp lý Vỏ xe (vỏ xe cải thiện) có hệ số cản khí động thấp so với vỏ xe sở Để đánh giá tính ổn định độ tin cậy kết tính tốn mơ khí động học vỏ xe ô tô du lịch phần mềm ANSYS - FLUENT, Sinh viên tiến hành mơ mơ hình vỏ xe thay đổi vận tốc dòng khí khác (từ 10 m/s (tương đương với 36 km/h) đến 35 m/s (tương đương với 126 km/h) với bước nhảy vận tốc m/s) Các kết tính tốn thể dạng số bảng 4.2 đồ thị hình 4.6 Bảng 4.2 - Lực cản Fd hệ số cản Cd mơ hình vỏ xe thay đổi Vkk (m/s) 10 15 20 25 30 35 Fx (N) -39,6412 -89,638 -158,870 -249,0115 -355,345 -487,555 Cd 0,2821 0,2811 0,2805 0,2795 0,2783 0,2781 Để xác định quy luật phụ thuộc lực cản khơng khí theo vận tốc thu từ kết tính tốn mơ phỏng, Sinh viên tiến hành vẽ đồ thị theo quy luật lý thuyết biết: SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 57 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Fd =0.5 ρCd AV Trong đó: Hệ số cản khí động: Cd = 0,2793 (giá trị trung bình tính từ kết mơ phỏng); Diện tích cản diện: A = 2,254 m2 (lấy từ kết mơ phỏng); Mật độ khơng khí: ρ = 1,225 kg/m3 Kết tính tốn theo cơng thức lý thuyết với thông số chọn vận tốc dịng khí biến thiên từ đến 35 m/s thể dạng đồ thị (đường màu xanh với điểm tam giác) hình 4.6 Để so sánh, hình cịn thể kết tính tốn mơ ANSYS - FLUENT (các điểm hình vng đường màu vàng) vẽ từ bảng 4.2 Có thể dễ dàng nhận thấy điểm kết tính tốn FLUENT nằm trùng khít đường parabol tính theo cơng thức lý thuyết Sự so sánh đơn giản coi minh chứng cho thấy độ tin cậy kết tính tốn mô phần mềm ANSYS - FLUENT 600 0.35 500 0.3 0.25 FX(N) 400 0.2 Fx(N)Lý thuyết 0.15 Fx(N) Mô 300 200 0.1 100 CD Các kết tính tốn bảng 4.2 thể dạng đồ thị hình 4.6 Giá trị Cd gần khơng thay đổi cho lần tính tốn vận tốc khác cho thấy độ ổn định kết tính tốn Cd 0.05 0 10 20 30 40 V(M/S) Hình 4.6 - Đồ thị Fx Cd theo vận tốc chuyển động dịng khí Như vậy, phân tích cho thấy phương pháp mô với công cụ thực (ANSYS - FLUENT) mà Đồ án sử dụng cho kết ổn định, tin cậy hoàn toàn phù hợp với quy luật biết SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 58 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent 4.3 SO SÁNH VỎ XE THAM KHẢO VÀ VỎ XE ĐÃ THAY ĐỔI Kết tính tốn mơ thực mơ hình vỏ xe du lịch Honda City mà Đồ án sử dụng làm xe tham khảo (đã loại bỏ chi tiết nhỏ gương, gạt nước, ăng ten, … khe, gờ, gân, rãnh, gầm xe, …) cho giá trị hệ số cản khí động Cd = 0,30 Sau đề tài khảo sát, Sinh viên thực lựa chọn thơng số kết cấu để hình thành vỏ xe với hệ số cản Cd = 0,2793 Các thông số vỏ xe sở vỏ xe cải thiện thể bảng 4.3 Bảng 4.3 - Các thông số mơ hình xe du lịch tham khảo mơ hình thay đổi đồ án Mơ hình xe tham khảo Kích thước bao (D x R x C) Góc nghiêng kính chắn Mơ hình thay đổi Đồ án 4455 x 1694 x 4455 x 1694 x 1487 1487 (mm) (mm) 62o 62o 68o 68o 1900 mm 2000 mm 1500 mm 1600 mm 0,30 0,2793 gió phía trước xe (α) Góc nghiêng kính phía sau xe (β) Bán kính góc lượn kính phía sau xe Bán kính góc lượn kính chắn gió xe (R1) Hệ số cản Cd Như vậy, thấy vỏ xe có hệ số cản khí động nhỏ so với vỏ xe sở Để hiểu rõ nguyên nhân dẫn đến giảm hệ số Cd trên, Sinh viên tiến hành phân tích kết thu từ tính tốn mơ hai mơ hình (vỏ xe tham khảo vỏ xe thay đổi) SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 59 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Hình 4.7- Phân bố suất mặt trung tuyến dọc xe tham khảo Hình 4.8- Phân bố áp suất mặt trung tuyến dọc xe thay đổi Nguyên nhân thứ thay đổi theo chiều hướng giảm vùng áp suất âm bề mặt vỏ xe đồ án đề xuất với vỏ xe tham khảo Cụ thể áp suất âm xe tham khao -463,2 Pa, cịn xe cải thiện –245,9 Pa Điều cho thấy chênh áp phía trước sau vỏ xe cải thiện giảm nhiều, nghĩa lực cản chênh áp hay hệ số cản Cd giảm theo tương ứng Ngoài ra, để đánh giá cải thiện hình dạng khí động học vỏ xe mới, Sinh viên mơ đường dịng bao quanh vỏ xe sở vỏ xe Kết cho thấy vỏ xe kích thước vùng xoáy áp thấp giảm nhiều SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 60 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Hình 4.9- Đường dịng bao quanh vỏ xe tham khảo Hình 4.10- Đường dịng bao quanh vỏ xe thay đổi So sánh hình 4.9 4.10 thấy đường dịng vỏ xe cải thiện bám sát vỏ từ đầu đến đuôi kích thước vùng xốy giảm đáng kể Việc giảm kích thước vùng xốy phía xe có ảnh hưởng lớn đến lực cản khí động Đây coi nguyên nhân gây nên tượng hệ số cản Cd vỏ xe giảm so với Cd với vỏ xe sở Nguyên nhân dẫn đến tượng giảm kích thước vùng xốy xe coi kết tổ hợp giải pháp cải thiện kết cấu KẾT LUẬN SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 61 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Đồ án sử dụng phần mềm chuyên dụng ANSYS - Fluent để nghiên cứu khí động học vỏ xe tơ du lịch Bài tốn xây dựng dựa phương trình Navier Stokes đơn giản hóa dạng RANS với giả thiết chất khí khơng chịu nén kết hợp với mơ hình dịng rối nhớt Trên sở mơ hình tính tốn lựa chọn “SST k - ω”,Sinh viên thực xây dựng mơ hình mơ vỏ xe tơ du lịch Fluent để tính tốn thơng số dịng chảy khơng khí bao quanh vỏ xe Kết mơ phỏng, tính tốn khí động học mơ hình vỏ xe sở Honda City cho hệ số Cd = 0,30, nghĩa vỏ xe có hình dạng khí động học tốt Tuy nhiên, hình ảnh phân bố áp suất, vận tốc đường dòng bao quanh vỏ xe cho thấy nhiều khiếm khuyết vỏ xe cần cải thiện để giảm lực cản khí động Sinh viên thực sử dụng mơ hình đơn giản tương tự xe tham khảo, tính tốn, khảo sát xác định quy luật ảnh hưởng số thông số kết cấu (góc nghiêng mặt trước sau, bán kính góc lượn mặt tạo thành vỏ xe) tới lực cản khí động Kết khảo sát cho thấy, dạng vỏ xe du lịch, bán kính góc lượn kính chắn gió với xe (R1) góc nghiêng kính chắn gió (α) có ảnh hưởng lớn đến lưc cản khí động Tuy nhiên, thơng số có ảnh hưởng lớn đến khơng gian xe đặc biệt tính thẩm mỹ, nên việc lựa chọn chúng cần cân nhắc cách kỹ lưỡng 3.Trên sở kết khảo sát ảnh hưởng thông số kết cấu tới lực cản khí động qua phân tích kết cấu số loại vỏ xe sản xuất, sinh viên đề xuất lựa chọn thông số kết cấu nhằm cải thiện dạng khí động học để đạt hệ số cản Cd nhỏ thỏa mãn yêu cầu cơng sử dụng tính thẩm mỹ vỏ xe Kết tính tốn mơ cho thấy chất lượng khí động học vỏ xe cải thiện đáng kể Hệ số cản Cd vỏ xe 0,2793, đồng thời hình ảnh dịng khí bao quanh vỏ xe cho thấy, dịng chảy bám sát vào vỏ kích thước vùng xoáy giảm nhiều TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 62 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent [1] Lý thuyết ô tô máy kéo- GS.TS Nguyễn Hữu Cẩn; NXB Khoa học kỹ thuật [2] Cơ sở thiết kế ô tô – Nguyễn Khắc Trai; NXB Giao thông vận tải [3] Thiết kế tính tốn tơ máy kéo – Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên; NXB Gióa dục [4] Tài liệu hướng dẫn sử dụng catia nâng cao https://www.docmienphi365.com/2018/01/Tai-lieu-Catia.html [5] Tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ansys file:///C:/Users/Win%208.1%20Version%202/Downloads/ANSYS%20Fluent%20Mes hing%20Users%20Guide.pdf [6]http://www.aia.rwthaachen.de/vlueb/vl/fahrzeug_und_windradaerodynamik/materia l/Automobile_english.pdf [7]http://mdx2.plm.automation.siemens.com/sites/default/files/technical_document/pdf /zpch%202011%200148_0.pdf [8] https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00587497/file/marion.d_hondt_2140.pdf [9] Giovanni Lombardi, Marco Maganzi, Ferdinando Cannizzo, Enrico Cardile (2009) Use of the CFD for the Aerodynamic Optimization of the Car Shape: Problems and Application 4th European Automotive Simulation Conference, Munich, Germany, 6-7 July 2009 [10] H Ahmed, S.Chacko (2012) Computational Optimization of Vehicle Aerodynamics Proceedings of the 23rd International DAAAM Symposium, Austria, EU, 2012 [11] J Levin, R.Rigdal (2011) Aerodynamic Analysis of Drag Reduction Devices on the Underbody for SAAB 9-3 by Using CFD Master’s Thesis, Chalmers University of Technology, 2011 [12] Laurent Dumas (2008) CFD-based Optimization for Automotive Aerodynamics Université Pierre et Marie Curie [13] S Rohatgi (2012) Methods of Reducing Vehicle Aerodynamic Drag ASME 2012 Summer Heat Transfer Conference, Puerto Rico, USA July 8-12, 2012 [14] R K Petkar, S G Kolgiri and S S Ragit (2014) Study of Front-Body of FormulaOne Car for Aerodynamics using CFD International Journal of Application or Innovation in Engineering & Management (IJAIEM), Volume 3, Issue 3, March 2014 [15] Manan Desai, S A Channiwala, H J Nagarsheth (2008) Experimental and Computational Aerodynamic Investigations of a Car Wseas Transactions on Fluid SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 63 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Mechanics: Issue 4, Volume 3, October 2008 [16] https://www.oto-hui.com/diendan/threads/xe-hoi-va-luc-can-khong-khi.108179/ [17]https://fita.vnua.edu.vn/wp-content/uploads/2017/10/Chuong-5A.-Co-hoc-chatluu.pdf SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 64 ... Trung 27 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent CHƯƠNG TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH LỰC CẢN KHƠNG KHÍ TÁC DỤNG LÊN KHUNG VỎ Ô TÔ DU LỊCH 3.1... Trung 10 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Ngoài ra, số Reynolds thường sử dụng để đánh giá xác định trạng thái dòng chảy... khí động học vỏ xe tơ du lịch SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung 14 Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Khó khăn