6. Bố cục của luận án
2.2.2. Cơ sở lý thuyết về dòng chất lưu
Nghiên cứu các tính chất vật lý của bất kỳ dòng lưu chất nào đều dựa vào ba nguyên lý cơ bản sau: Định luật bảo toàn khối lượng; Định luật 2 Newton; Định luật bảo toàn năng lượng. Những nguyên lý cơ bản này có thể biểu thị dưới dạng các phương trình toán học, dạng tổng quát nhất của chúng là những phương trình đạo hàm riêng. Tính toán động lực học lưu chất là thay thế những phương trình đạo hàm riêng chủ đạo của dòng lưu chất bằng số và đưa những số này vào không gian và hoặc thời gian để nhận được sự mô tả số cuối cùng của trường dòng chảy đầy đủ cần quan tâm. Các phương trình trên được được biểu diễn trong ANSYS-CFD là những phương trình cơ bản của động lực học chất lưu gồm: Phương trình liên tục, phương trình động lượng, phương trình năng lượng.
Mô hình dòng chảy rối k-epsilon
Mô hình k-epsilon là một trong những mô hình chảy rối phổ biến nhất, mặc dù nó không thực hiện tốt trong trường hợp các gradient áp suất lớn. Nó là một mô hình hai phương trình, có nghĩa là nó gồm có hai phương trình đối lưu để mô tả tính rối của dòng chảy. Biến đối lưu đầu tiên là động năng chảy rối k, biến đối lưu thứ hai trong trường hợp này là tiêu tán rối ε, nó là biến xác định quy mô rối, biến k xác định năng lượng trong chảy rối. Mô hình k-epsilon là hữu ích cho dòng chảy tự do cắt lớp với gradient áp suất tương đối nhỏ. Tương tự, đối với các dòng wall- bounded and internal, mô hình này cho kết quả tốt chỉ trong trường hợp gradient áp suất trung bình nhỏ, độ chính xác đã được chứng minh bằng thực nghiệm.
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
Mô hình tiêu chuẩn k-epsilon
Phương trình đối lưu cho mô hình tiêu chuẩn k-epsilon
Động năng chảy rối k:
( ) +
Tiêu tán rối ε:
( ) +
Mô hình độ nhớt chảy rối.
Độ nhớt chảy rối được mô hình hóa như sau:
2 = Trong đó: (2.17) + (2.18) (2.19)
k
S là modul của tỉ số ứng suất tensor trung bình
Prt = 0.85: số Prandtl
β
C
1ε
Lực cản của lưu chất tác dụng lên AUV
(2.20)
Khi thiết kế một thiết bị lặn tự hành nói chung chúng ta có thể chia ra các giai đoạn thiết kế khác nhau. Một trong những vấn đề cần quan tâm là lực cản tác dụng lên thiết bị khi chuyển động. Đây là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của thiết bị, vì lực cản càng lớn thì khả năng di chuyển càng khó khăn và tiêu tốn năng lượng càng nhiều. Một trong các yếu tố ảnh hưởng lớn đến lực cản của thiết bị lặn là hình dáng kết cấu của thiết bị. Khi thiết bị lặn chuyển động trong môi trường nước chịu sự tác dụng của lực cản được xác định theo công thức sau:
F =
c
Trong đó: Fc là lực cản, ρ là khối lượng riêng của nước, v là vận tốc của thiết bị,
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
vuông góc với hướng chuyển động.