7. Bố cục của luận ỏn
3.3.3. Chia lưới, và điều kiện biờn
Miền khụng gian tớnh toỏn sau khi xõy dựng được chia lưới bằng phần mềm ICEM - meshing tool trong gúi phần mềm Ansys. Loại lưới, số lượng lưới, kớch thước lưới cú ảnh hưởng lớn đến kết quả tớnh toỏn, cú hai loại lưới dựng trong tớnh toỏn mụ phỏng số là lưới cấu trỳc ‘Structure mesh’ và lưới phi cấu trỳc ‘Unstructure mesh’. Lưới cấu trỳc cú ưu điểm là giảm nhẹ được khối lượng tớnh toỏn và cú độ chớnh xỏc tớnh toỏn cao hơn so với lưới phi cấu trỳc, tuy nhiờn việc lưới hoỏ mụ hỡnh bằng lưới cấu trỳc mất rất nhiều thời gian, phụ thuộc vào độ phức tạp của biờn dạng hỡnh học của bài toỏn nghiờn cứu. Lưới phi cấu trỳc cú ưu điểm dễ dàng lưới hoỏ mụ hỡnh, tiết kiệm thời gian chia lưới, tuy nhiờn đối với lưới phi cấu trỳc thời gian tớnh toỏn yờu cầu nhiều hơn, độ chớnh xỏc của lưới phi cấu trỳc thấp hơn so với lưới cấu trỳc với cựng số nỳt lưới và phần tử lưới. Tuy nhiờn, ngày nay với sự phỏt triển của khoa học mỏy tớnh, kỹ thuật giải gần đỳng cỏc phương trỡnh vi phõn, tớch phõn sự chớnh xỏc của cỏc kết quả tớnh toỏn mụ phỏng khi dựng lưới phi cấu trỳc so với lưới cấu trỳc đó được giảm xuống đỏng kể đặc biệt khi chỳng ta sử dụng lưới đa giỏc đều. Hỡnh 3.5 là một số loại lưới thường dựng trong tớnh toỏn mụ phỏng số, đối với bài toỏn hai 2D cú lưới tam giỏc và lưới tứ giỏc, đối với bài toỏn 3D cú lưới tứ diện, lưới lăng trụ, lưới tứ diện, lưới khối đa diện, lưới lập phương . Miền khụng gian tớnh toỏn trong luận ỏn này được mụ hỡnh hoỏ bằng lưới đa diện đều. Để tiết kiệm thời gian tớnh toỏn, khối tĩnh ‘The static domain’ được mụ hỡnh hoỏ bằng lưới
43 cú kớch thước lớn, khối động ‘The dynamic domain’ được mụ hỡnh hoỏ bằng lưới cú kớch thước nhỏ hơn.
Hình 3.5. Một số loại phần tử lưới thường dựng trong tớnh toỏn mụ phỏng số.
Hình 3.6. Chõn vịt và miền khụng gian khảo sỏt sau khi chia lưới.
Số lượng lưới, kớch thước phần tử cú ảnh hưởng quyết định đến kết quả tớnh toỏn mụ phỏng số, do đú đối với mỗi bài toỏn cần phải xỏc định số lượng lưới tối thiểu để kết quả tớnh toỏn hội tụ nghĩa là khi số lượng lưới lớn hơn giỏ trị đú thỡ kết quả tớnh toỏn mụ phỏng khụng thay đổi. Thụng thường để xỏc định giỏ trị này mụ
44 hỡnh được chia với cỏc số lượng lưới khỏc nhau sau đú thực hiện tớnh toỏn, mụ phỏng với cựng một mụ hỡnh và điều kiện biờn. Kết quả tớnh toỏn mụ phỏng với cỏc số lượng lưới khỏc nhau dưới dạng đồ thị sẽ cho biết số lượng lưới nhỏ nhất dựng để tớnh toỏn mụ phỏng. Trong luận ỏn này, để xỏc định số lượng lưới nhỏ nhất để tớnh toỏn mụ phỏng đặc tớnh thuỷ động lực học của chõn vịt thực hiện tớnh toỏn với 9 trường hợp với số lượng lưới lần lượt là 200000, 250000, 300000, 400000, 500000, 600000, 700000, 800000 phần tử tại hệ số tiến J = 0.3. Sự phụ thuộc của kết quả tớnh toỏn vào số lượng lưới được thể hiện trờn đồ thị Hỡnh 3.7, từ đồ thị thấy rằng với số lượng lưới lớn hơn 350000 phần tử thỡ kết quả tớnh toỏn mụ phỏng khụng thay đổi. Do đú để khảo sỏt đỏnh giỏ đặc tớnh động lực học của chõn vịt hai bước và chõn vịt cú bước cố định trang bị cho tàu cỏ thỡ số lượng lưới của hai mụ hỡnh phải lớn hơn 350000 phần tử. Vậy sử dụng lưới với 380283 phần tử để tớnh toỏn cho chõn vịt cú bước cố định, lưới với 376785 phần tử để tớnh toỏn cho chõn vịt hai bước, lưới với 738663, 670710 phần tử để tớnh toỏn mụ phỏng hệ thống chõn vịt hai bước - bỏnh lỏi tại H/D = 0,5 và 0,6. Chi tiết lưới dựng trong tớnh toỏn mụ phỏng cho hai trường hợp chõn vịt cú bước cố định và chõn vịt hai bước được trỡnh bày trong Hỡnh 3.6, Bảng 3.6 - Bảng 3.9.
Bảng 3.6. Thụng số lưới hệ thống chõn vịt cú bước cố định
Stt Tờn Số nỳt Số phần tử
1 Khối động 893545 174897 2 Khối tĩnh 1078232 205386 3 Toàn bộ 1971777 380283
Bảng 3.7. Thụng số lưới hệ thống chõn vịt hai bước
Stt Tờn Số nỳt Số phần tử
1 Khối động 874406 171399 2 Khối tĩnh 1078232 205386 3 Toàn bộ 1952638 376785
Bảng 3.8. Lưới hệ thống chõn vịt chõn vịt hai bước - bỏnh lỏi với H/D = 0,5.
Stt Tờn Số nỳt Số phần tử
1 Khối động 2241958 456214 2 Khối tĩnh 1560166 282449 3 Toàn bộ 3802124 738663
Bảng 3.9. Lưới hệ thống chõn vịt chõn vịt hai bước - bỏnh lỏi với H/D = 0,6.
Stt Tờn Số nỳt Số phần tử
1 Khối động 2312285 469633 2 Khối tĩnh 1077749 201077 3 Toàn bộ 3390034 670710
45 0,137 0,138 0,139 0,140 0,141 0,142 Hệ số lực đ ẩy K T
Giá trị lực đẩy phụ thuộc vào số lượng lưới taị hệ số tiến J = 0.3
100000 200000300000400000500000 600000700000800000900000 Số lượng lưới
Hình 3.7. Sự phụ thuộc của kết quả tớnh toỏn vào số lượng lưới tại tỷ số J = 0.3.
Mụ hỡnh rối, điều kiện biờn, và thuật giải cú ảnh hưởng lớn đến kết quả tớnh toỏn mụ phỏng, việc chọn mụ hỡnh rối, điều kiện biờn, thuật giải cú thể dựa vào kết quả của cỏc bài bỏo uy tớn được cụng bố. Trong luận ỏn này mụ hỡnh rối, điều kiện biờn và thuật giải được chọn theo mục 2.4.4 của luận ỏn.