Nghiên cứu thiết kế chế tạo phương tiện thu gom rác vn sweeper 01 trong khuôn viên trường học

Nghiên cứu thiết kế chế tạo phương tiện thu gom rác vn sweeper 01 trong khuôn viên trường học Nghiên cứu thiết kế chế tạo phương tiện thu gom rác vn sweeper 01 trong khuôn viên trường học Nghiên cứu thiết kế chế tạo phương tiện thu gom rác vn sweeper 01 trong khuôn viên trường học 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

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO, ỐNG KHÍ ĐỘNG VỊNG KÍN CỠ NHỎ VÀ HỆ THỐNG CÂN KHÍ ĐỘNG SÁU THÀNH PHẦN Sinh viên thực hiện: BIỆN VĂN THỌ Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo ống khí động vịng kín cỡ nhỏ hệ thống cân khí động sáu thành phần Sinh viên thực hiện: Nguyễn Phan Thuận Nguyễn Quang Cư Biện Văn Thọ Nguyễn Văn Đức Lớp: 15C4A, 15C4B Đồ án giới thiệu tính tốn thiết kế đường ống khí động vịng kín cỡ nhỏ, mơ lực tác động lên xe hoạt động, chế tạo cân khí động thành phần báo cáo kết đo đạc Các tính tốn lấy dựa theo phương pháp thiết kế J B.Barlow: “Low-Speed Wind Tunnel Testing” (tái lần 3) Các thành phần tính tốn thiết kế đường ống bao gồm buồng thử, ống phân kì, ống chuyển hướng dòng, ống gom tăng tốc dòng, buồng ổn định quạt Tốc độ gió tối đa qua buồng thử dự kiến 20 – 30 m/s Sau hoàn thành, đường ống dùng để đo thành phần khí động mơ hình với kích thước chắn khoảng 15x20 cm, giá trị cần đo thu nhờ cân khí động thành phần cảm biến chương trình xử lí (bằng Arduino) Các kết tiêu biểu thu hệ số cản biên dạng đơn giản mơ hình xe, hệ số nâng dạng cánh (airfoil), thành phần mô men tác dụng lên vật thể đặt dịng chảy Cụ thể với tơ, số đặc điểm khí động học phân bố áp suất, vận tốc phân tích nghiên cứu Các lực khí động học tác động lên mơ hình xe tính tốn so sánh với giá trị mô từ tác giả khác Một số thay đổi hình dáng xe cho thấy thay đổi phân bố vận tốc, áp suất lên xe, từ ảnh hưởng đáng kể đến hệ số cản hệ số nâng Qua đó, ta cải thiện hình dáng khí động học xe ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Biện Văn Thọ Số thẻ sinh viên: 103150163 Lớp: 15C4A, 15C4B Khoa: Cơ khí Giao thơng Ngành: Kỹ thuật Cơ khí Tên đề tài đồ án: Thiết kế, chế tạo ống khí động vịng kín cỡ nhỏ hệ thống cân khí động sáu thành phần (Mơ phỏng, so sánh, kiểm nghiệm kết mô đo đạc ống khí động) Đề tài thuộc diện: ☒ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Vận tốc tối đa dịng khí qua buồng thử < 40m/s Kích thước buồng thử 0.4 x 0.6 x 1.0( m) Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: Tổng quan thành phần lực khí động tác dụng lên phương tiện 1.1 Lực cản khí động 1.2 Lực nâng khí động học 1.3 Lực bên khơng khí 1.4 Mơ men liệng (roll) 1.5 Mơ men rẽ hướng (yaw) 1.6 Mơ men chúc - ngóc (pitch) Chương 2: Tổng quan, giới thiệu đường ống khí động 2.1 Giới thiệu tổng quan đường ống khí động 2.2 Các điều kiện tương đồng thí nghiệm 2.3 Một số đường ống khí động thực tế Chương 3: Tính tốn thiết kế ống khí động 3.1 Tổng quan thành phần ống khí động, kích thước cơng dụng chúng 3.2 Thiết kế chế tạo ống khí động Chương 5: Thế tạo lắp ghép đường ống khí động 5.1 Buồng thử 5.2 Các ống phân kì 5.3 Ống chuyển hướng 5.4 Quạt 5.5 Buồng ổn định 5.6 Nón phễu Chương 7: Mô phỏng, so sánh, kiểm nghiệm kết mơ đo đạc ống khí động 7.1 Mơ dịng chảy, phân bố vận tốc áp suất, mơ hình xe Ahmed phần mềm Ansys Workbench 7.2 Mơ dịng chảy, phân bố vận tốc áp suất, rên xe mơ hình Ahmed thực nghiệm phần mềm Ansys Workbench 7.3 Mơ dịng chảy, phân bố vận tốc áp suất, xe mơ hình DrivAer phần mềm Ansys Workbench 7.4 Mơ dịng chảy, phân bố áp suất, mơ hình xe DrivAer thực nghiệm mơ hình Ansys Workbench Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): Bản vẽ mơ hình tơ Ahmed (01A3) Bản vẽ mơ hình tơ DrivAer (fastback) (01A3) Bản vẽ mơ hình tơ DrivAer (estateback) (01A3) Bản vẽ mơ hình tơ DrivAer (notchback) (01A3) Họ tên người hướng dẫn: Phan Thành Long Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 02/09/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 18/12/2019 Đà Nẵng, ngày18 tháng 12 năm 2019 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn PGS.TS Dương Việt Dũng TS Phan Thành Long Đề tài: Thiết kế, chế tạo ống khí động vịng kín cỡ nhỏ hệ thống cân khí động sáu thành phần LỜI NÓI ĐẦU Gần đây, khái niệm "Cách mạng Công nghiệp 4.0" nhắc đến nhiều truyền thơng mạng xã hội Cùng với hứa hẹn "đổi đời" doanh nghiệp Việt Nam đón sóng Và doanh nghiệp ô tô không ngoại lệ, với phát triển nhiều nhà máy lắp ráp ô tô Trường Hải, Toyota, Ford… Đặc biệt, đời Vinfast ghi danh Việt Nam đồ ngành công nghiệp chế tạo xe giới Điều buộc kỹ sư ngành ô tơ phải tích cực nghiên cứu, tìm tịi, học hỏi công nghệ mới, thiết kế, cải tạo ô tô cũ để phù hợp với nhu cầu Ngày nay, mẫu xe đời, điều mà nhiều người quan tâm kiểu dáng tiết kiệm nhiên liệu, góp phần bảo vệ mơi trường Do đó, việc thiết kế mẫu xe có kiểu dáng bắt mắt, hình dáng khí động học tốt điều cần thiết Mặc dù việc mơ q trình học – thủy khí trở nên xác dễ dàng hết, việc có thiết bị thí nghiệm trực quan đường ống khí động cần thiết Trong đồ án này, em trình bày trình tính tốn thiết kế đường ống khí động cỡ nhỏ vịng kín, đo thành phần khí động phương tiện (vật thể) phục vụ cho giảng dạy thí nghiệm Trong q trình nghiên cứu, đánh giá, em khơng thể tránh khỏi sai sót Vì vậy, mong thơng cảm đóng góp ý kiến quý thầy cô giáo bạn Để hoàn thành đồ án này, trước hết em xin tỏ lòng biết ơn đến TS Phan Thành Long tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt trình học tập thực đồ án Em chân thành cảm ơn thầy cô môn Thủy khí Kỹ thuật Tàu thủy cho phép, tạo điều kiện cung cấp sở vật chất, trang thiết bị cần thiết để chúng em thực đồ án Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo TS Phan Thành Long toàn thể quý thầy giáo khoa Cơ khí Giao thơng bạn giúp đỡ em nhiều trình thực Đồ án Đà Nẵng, ngày 16 tháng 12 năm 2019 Nhóm sinh viên thực Nguyễn Phan Thuận, Nguyễn Văn Đức Nguyễn Quang Cư, Biện Văn Thọ SV thực hiện: Biện Văn Thọ GV hướng dẫn: TS Phan Thành Long i Đề tài: Thiết kế, chế tạo ống khí động vịng kín cỡ nhỏ hệ thống cân khí động sáu thành phần CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan đề tài tốt nghiệp tơi Đề tài hồn thành sau q trình nghiên cứu, tính tốn tơi Các số liệu, hình vẽ sử dụng đồ án có nguồn gốc rõ ràng, công bố theo quy định Nếu không trên, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm đề tài Sinh viên thực Biện Văn Thọ SV thực hiện: Biện Văn Thọ GV hướng dẫn: TS Phan Thành Long ii Đề tài: Thiết kế, chế tạo ống khí động vịng kín cỡ nhỏ hệ thống cân khí động sáu thành phần MỤC LỤC TĨM 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 KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT viii MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC THÀNH PHẦN LỰC KHÍ ĐỘNG TÁC DỤNG LÊN PHƯƠNG TIỆN 1.1 Lực cản khí động 1.2 Lực nâng khí động học 1.3 Lực bên khơng khí 1.4 Mô men liệng (roll) 1.5 Mô men rẽ hướng (yaw) 1.6 Mô men chúc - ngóc (pitch) Chương 2: TỔNG QUAN, GIỚI THIỆU VỀ ĐƯỜNG ỐNG KHÍ ĐỘNG .8 2.1 Giới thiệu tổng quan đường ống khí động 2.1.1 Cơng dụng đường ống khí động .8 2.1.2 Lịch sử ống khí động 2.1.3 Phân loại: .9 2.2 Các điều kiện tương đồng thí nghiệm 10 2.3 Một số đường ống khí động thực tế: .11 2.3.1 Đường hầm khí động National Transonic Facility 11 2.3.2 National Full-scale Aerodynamic Complex (NAFC) 12 Chương 5: CHẾ TẠO VÀ LẮP GHÉP ĐƯỜNG ỐNG KHÍ ĐỘNG .14 5.1 Buồng thử 14 5.2 Các ống phân kì 15 5.3 Ống chuyển hướng 16 5.4 Quạt 18 5.5 Buồng ổn định (tổ ong) 19 5.6 Nón phễu 21 Chương 7: MÔ PHỎNG, SO SÁNH, KIỂM NGHIỆM CÁC KẾT QUẢ GIỮA MÔ PHỎNG VÀ ĐO ĐẠC BẰNG ỐNG KHÍ ĐỘNG 22 7.1 Mơ dịng chảy, phân bố vận tốc áp suất, mơ hình xe Ahmed phần mềm Ansys Workbench 22 7.1.1 Giới thiệu mơ hình 22 7.1.2 Các giả thiết giới hạn nghiên cứu tốn mơ 23 SV thực hiện: Biện Văn Thọ GV hướng dẫn: TS Phan Thành Long iii Đề tài: Thiết kế, chế tạo ống khí động vịng kín cỡ nhỏ hệ thống cân khí động sáu thành phần 7.1.3 Tính tốn, thiết lập thơng số tốn mơ phần mềm Ansys Workbench 23 7.1.4 Kết mô 38 7.2 Mơ dịng chảy, phân bố vận tốc áp suất, mơ hình xe Ahmed thực nghiệm phần mềm Ansys Workbench 41 7.2.1 Giới thiệu mô hình 41 7.2.2 Tính tốn xác định vùng không gian mô 41 7.2.3 Xây dựng mơ hình lưới mơ 42 7.2.4 Tính tốn, thiết lập thơng số tốn mơ phần mềm Ansys Workbench 43 7.2.5 Kết mô 44 7.3 Mơ dịng chảy, phân bố vận tốc áp suất, mơ hình xe DrivAer phần mềm Ansys Fluent .47 7.3.1 Giới thiệu mơ hình 47 7.3.2 Các giả thiết giới hạn nghiên cứu tốn mơ 47 7.3.3 Tính tốn, thiết lập thơng số tốn mơ phần mềm Ansys Workbench 48 7.3.4 Kết mô 54 7.4 Mơ dịng chảy, phân bố vận tốc áp suất, mơ hình xe DrivAer thực nghiệm phần mềm Ansys Workbench .56 7.4.1 Xây dựng mơ hình mơ 56 7.4.2 Tính tốn xác định vùng khơng gian mơ 57 7.4.3 Xây dựng mô hình lưới mơ 58 7.4.4 Tính tốn, thiết lập thơng số tốn mơ phần mềm Ansys Workbench 61 7.4.5 Kết mô 62 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 67 SV thực hiện: Biện Văn Thọ GV hướng dẫn: TS Phan Thành Long iv Đề tài: Thiết kế, chế tạo ống khí động vịng kín cỡ nhỏ hệ thống cân khí động sáu thành phần DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Danh sách bảng: BẢNG 2.1 Bảng giá trị đánh giá chất lượng lưới mơ hình tơ BẢNG 7.1 Bảng giá trị đánh giá chất lượng lưới mơ hình Ahmed BẢNG 7.2 Bảng giá trị số mô hình k-ω SST BẢNG 7.3 Bảng giá trị đánh giá chất lượng lưới mơ hình Ahmed thực nghiệm BẢNG 7.4 Bảng giá trị đánh giá chất lượng lưới mơ hình DrivAer BẢNG 7.5 Bảng giá trị đánh giá chất lượng lưới mơ hình DrivAer thực nghiệm Danh sách hình vẽ: HÌNH 1.1 Lực cản tác dụng lên phía đầu xe HÌNH 1.2 Hình dạng cánh máy bay chịu tác dụng lực nâng HÌNH 1.3 Máy bay cánh nhờ lực nâng HÌNH 1.4 Lực bên tác dụng lên tàu cao tốc HÌNH 1.5 Lực bên tác động lên tơ lúc chạy qua vùng có gió ngang HÌNH 1.6 Trục Roll thể tơ HÌNH 1.7 Sơ đồ minh họa lực tác dụng momen yaw HÌNH 1.8 Thay đổi momen ngóc (Pitch) máy bay HÌNH 2.1: Một xe với kích thước thật đặt đường hầm khí động HÌNH 2.2: Ứng dụng đường ống khí động lĩnh vực khác HÌNH 2.3: Ống khí động loại hở HÌNH 2.4: Ống khí động loại vịng kín HÌNH 2.5: Góc nhìn từ cao bên National Transonic Facility HÌNH 2.6: Bên buồng thử NAFC HÌNH 2.7: Góc nhìn từ cao khu phức hợp HÌNH 5.1 Mặt trước buồng thử làm suốt, dạng cửa mở lên/xuống HÌNH 5.2 Phần đáy buồng thử với cấu cân khí động HÌNH 5.3 Buồng thử với thiết bị đo đạc mẫu thử bên HÌNH 5.4 Ống phân kì q trình chế tạo HÌNH 5.5 Ống phân kì sau hồn thiện HÌNH 5.6 Các xương cắt theo biên dạng khung xương ghép từ nhiều xương HÌNH 5.7 Các cánh nắn dịng sau hồn thiện HÌNH 5.8 Ở mép gắp pát chữ L để định vị vào ống chuyển hướng HÌNH 5.9 Các cánh định vị phần vỏ ống chuyển hướng HÌNH 5.10 Mặt nối vng – trịn vào quạt HÌNH 5.11 Quạt HÌNH 5.12 Các sóng tole HÌNH 5.13 Các sóng tole SV thực hiện: Biện Văn Thọ GV hướng dẫn: TS Phan Thành Long v Đề tài: Thiết kế, chế tạo ống khí động vịng kín cỡ nhỏ hệ thống cân khí động sáu thành phần HÌNH 5.14 Cấu trúc tổ ong buồng ổn định sau hồn thành HÌNH 5.15 Nón phễu sau hồn thành HÌNH 7.1 Xe Ahmed HÌNH 7.2 Trình tự mơ động lực học Fluid Flow (Fluent) HÌNH 7.3 Mơ hình 3D xe Ahmed HÌNH 7.4 Giới hạn vùng khơng gian mơ tiêu ch̉n mơ hình tơ HÌNH 7.5 Một số dạng dịng chảy ngược HÌNH 7.6 Giới hạn vùng tính tốn mơ thiết lập HÌNH 7.7 Các dạng phần tử lưới [28] HÌNH 7.8 Đồ thị thể giá trị biên y+ ứng với trạng thái dịng chảy [34] HÌNH 7.9 Mơ hình lưới mơ HÌNH 7.10 Chế độ mơ HÌNH 7.11 Giá trị mơ chất khí HÌNH 7.12 Điều kiện biên vào (Inlet-velocity) HÌNH 7.13 Điều kiện biên (Outlet-pressure) HÌNH 7.14 Thiết lập phương pháp giải HÌNH 7.15 Cài đặt Run Calculation HÌNH 7.16 Hệ số cản mơ hình tơ vận tốc 30 m/s HÌNH 7.17 Trường phân bố áp suất bề mặt mơ HÌNH 7.18 Trường phân bố áp suất mặt cắt dọc đối xứng mơ HÌNH 7.19 Trường phân bố vận tốc mặt cát dọc đói xứng mơ hình tơ số lực cản Cd HÌNH 7.20 Đường dịng bao quanh mơ hình HÌNH 7.21 Mơ hình xe Ahmed thử nghiệm HÌNH 7.22 Giới hạn vùng tính tốn mơ thiết lập HÌNH 7.23 Mơ hình lưới mơ hình HÌNH 7.24 Hệ số cản mơ hình tơ vận tốc 30 m/s HÌNH 7.25 Trường phân bố áp suất bề mặt mơ hình tơ HÌNH 7.26 Trường phân bố áp suất mặt cắt dọc đối xứng mơ hình tơ HÌNH 7.27 Trường phân bố vận tốc mặt cắt dọc đối xứng mơ hình tơ HÌNH 7.28 Đường dịng bao quanh mơ hình HÌNH 7.29 Xe DrivAer HÌNH 7.36 Sự khác mẫu xe DrivAer F-Fastback; E-Estate back; N-Notchback HÌNH 7.37 Mơ hình 3D xe DrivAer HÌNH 7.30 Giới hạn vùng tính tốn mơ thiết HÌNH 7.31 Đồ thị thể giá trị biên y+ ứng với trạng thái dịng chảy [34] HÌNH 7.32 Mơ hình lưới mơ 3D HÌNH 7.33 Các mơ hình lưới mơ HÌNH 7.34 Trường phân bố áp suất bề mặt mơ hình tơ HÌNH 7.35 Trường phân bố áp suất mặt cắt dọc đối xứng mơ hình tơ HÌNH 7.36 Trường phân bố vận tốc mặt cắt dọc đối xứng mơ hình tơ HÌNH 7.37 Đường dịng bao quanh mơ hình HÌNH 7.38 Xe DrivAer thực nghiệm HÌNH 7.39 Mơ hình 3D xe DrivAer thực nghiệm HÌNH 7.40 Mơ hình lưới mô SV thực hiện: Biện Văn Thọ GV hướng dẫn: TS Phan Thành Long vi ...KẾT LUẬN Thiết kế chế tạo mơ hình đề tài đồ án vơ hữu ích cho sinh viên trường Đề tài giúp chúng em phát triển tư duy, đưa lý thuyết thực tế, từ hiểu sâu cơng tác thiết kế chế tạo chi tiết, thiết ...lực tác dụng giảm Kết luận: kết mô kết thực nghiệm gần tương đồng, từ chứng tỏ ống khí động cân khí động thiết kế chế tạo đồ án cho kết tin cậy, sử dụng nghiên cứu, học tập mơn học có liên quan ... động thiết bị dùng để nghiên cứu dòng chảy chất lỏng qua bề mặt tương tác bề mặt với dòng chảy Các bề mặt thường mơ hình (với tỉ lệ thu nhỏ tỉ lệ thực) vật thể /phương tiện cần thiết kế kiểm tra Kết