Chương 3. ĐÁNH GIÁ LỰC CẢN KHÍ ĐỘNG BẰNG PHẦN MỀM
3.6 Mô phỏng đặc tính khí động học của xe khi thay đổi góc cơ động trước trên ANSYS FLUENT
Góc cơ động phía trước của ô tô trong trường hợp này sẽ được tăng từ 170 thay đổi lên 240
Xe ô tô mô phỏng là xe ô tô nguyên bản được tăng góc cơ động phía trước từ 170 thay đổi lên 240. Ưu điểm của việc tăng góc cơ động phía trước nhằm làm cho ô tô có tính cơ động cao, dễ dàng vượt qua các địa hình hiểm trở khi tham gia giao thông.
Hình 3.18 Ô tô đã thay đổi góc cơ động phía trước
Tiến hành chạy bài toán mô phỏng trên Ansys Fluent với trình tự giống như khi chạy với xe nguyên bản.Do chỉ thay đổi phần góc phía trước nên diện tích cản chính diện của xe không thay đổi.Chạy bài toán với 2000 lần lặp, ta có hệ số cản Cd ổn định = 0,351.
Hình 3.19 Hệ số lực cản của ô tô khi thay đổi góc cơ động phía trước
Nghiên cứu, đánh giá các phương án giảm sức cản khí động cho xe ô tô du lịch
Sinh viên thực hiện: Thái Duy Sơn, Nguyễn Văn Minh Hướng Dẫn: TS.Phan Thành Long 52
Ở trường hợp này thì phân bố áp suất đối với phần mặt cản chính diện của ô tô cũng là vị trí có áp suất lớn nhất nhưng có giảm so với các mô hình trước đó do diện tích cản phía trước có giảm bớt, tiếp đó và vùng tiếp giáp của nắp ca bô xe và kính chắn gió phía trước không có sự thay đổi nhiều so với các trường hợp trên nhưng ở trường hợp này thì áp suất ở phía sau xe lại chia thành hai vùng rõ rệt với giá trị lớn và gần với đuôi xe vì khi tăng góc cơ động phía trước lên thì dòng không khí phía dưới đi vào nhiều,bị nén lại nên vận tốc dòng không khí giảm và áp suất tăng lên tạo ra lực nâng của ô tô, khi dòng không khí phía dưới ra khỏi đuôi xe thì áp suất lại giảm xuống và vận tốc dòng khí tăng lên hướng dòng không khí thoát ra phía sau đuôi.
Hình 3.20 Phân bố áp suất trên xe thay đổi góc cơ động trước
a, Xe ô tô nguyên bản b, Xe thay đổi góc cơ động trước Hình 3.21 So sánh sự phân bố áp suất trên xe nguyên bản và xe thay đổi góc cơ động
trước
Nghiên cứu, đánh giá các phương án giảm sức cản khí động cho xe ô tô du lịch
Sinh viên thực hiện: Thái Duy Sơn, Nguyễn Văn Minh Hướng Dẫn: TS.Phan Thành Long 53
Hình 3.22 Vận tốc dòng không khí phía sau đuôi xe
a, Xe nguyên bản b, Xe thay đổi góc cơ động trước Hình 3.23 So sánh vận tốc dòng không khí phía sau đuôi xe nguyên bản và xe thay đổi góc
trước
Cường độ xoáy phía đuôi xe ở trường hợp này không còn tập trung ở phần chính diện đuôi xe mà tập trung vào phần gần phía dưới của đuôi xe do khi tăng góc cơ động phía trước lên thì dòng không khí đi vào nhiều và cộng hưởng với mặt đường và các chi tiết khác nên bị xoáy và không thoát ra ngoài được, có thể nhìn thấy rõ ở vùng phóng to ở như ở hình vẽ 3.22. Vận tốc dòng khí đi ra chậm hơn so với xe nguyên bản.
Do tiết diện phần đuôi xe không thay đổi nên khi dòng không khí đi ra khỏi đuôi xe thì nó vẫn phân bố như ở trường hợp xe nguyên bản, nghĩa là hiện tượng tách lớp biên của dòng không khí vẫn xảy ra như ở trường hợp trên nhưng dòng không khí xoáy ngược lại không tập trung vào ngay giữa đuôi xe mà tập trung về phần mặt dưới của đuôi xe.
Vì vậy, lực hút kéo ngược xe về phía sau sẽ giảm nên hệ số cản khí động
Nghiên cứu, đánh giá các phương án giảm sức cản khí động cho xe ô tô du lịch
Sinh viên thực hiện: Thái Duy Sơn, Nguyễn Văn Minh Hướng Dẫn: TS.Phan Thành Long 54
học sẽ thay đổi thấp so với trường hợp xe nguyên bản nhưng lực nâng lại tăng lên nên gây nguy hiểm khi chạy với tốc độ cao. Vì vậy, khi thiết kế ô tô có góc cơ động phía trước lớn thì các nhà sản xuất phải thiết kế góc cơ động phía trước và phía sau cho hợp lý để khi dòng không khí đi xuống mặt dưới của ô tô nhanh chóng được thoát ra ngoài và hướng ra xa phía sau đuôi xe.