Luận văn thạc sĩ 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 ... thấp phần đuôi mức tưởng tượng SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Với xe dạng. .. giảm thiểu lực cản khí động tác dụng lên tơ SVTH: Lê Sĩ Quân GVHD: ThS Nguyễn Quang Trung Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent Đối... Quang Trung Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản dòng xe du lịch ( Honda City ) phần mềm Ansys - Fluent khơng khí xe chạy Theo lý thuyết, mặt cầu kim loại có Cd 1.0, tính đến hiệu ứng