Nghiên cứu đánh giá các phương án giảm sức cản khí động cho xe ô tô du lịch - NISSAN SUNNY (Thái Duy Sơn) Full | Cộng đồng Kỹ thuật cơ điện Việt Nam EBOOKBKMT

1. Tên đề tài đồ án:

“Nghiên cứu, đánh giá các phương án giảm sức cản kh́ động cho xe ô tô du lịch”

2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

- Số liệu về các kích thước cơ bản của xe NISSAN SUNNY

- Hệ số cản không khí của xe SUNNY

Vấn đề giảm lực cản cho ô tô đang là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu hiện nay. Lực cản khí động tác dụng lên vỏ xe du lịch chuyển động với vận tốc cao tiêu thụ một phần đáng kể công suất của động cơ.Đây là một trong những nguyên nhân làm gia tăng mức tiêu thụ nhiên liệu và ô nhiễm môi trường. Khi ô tô chuyển động trong môi trường không khí, tương tác giữa môi trường với cấu trúc vỏ xe tạo thành những vùng xoáy có áp suất thấp.Ngoài những vùng xoáy lớn ở đuôi xe, còn rất nhiều vùng xoáy nhỏ trên nắp vỏ xe...góp phần tạo nên lực cản khí động. Để khắc phục và hạn chế lực cản cho xe ô tô, một trong những biện pháp tối ưu là cải thiện hình dạng khí động học của xe. Trong đồ án này sẽ trình bày 4 phương án cải thiện hình dạng khí động học của xe bao gồm thay đổi góc cơ động phía trước, thay đổi góc cơ động phía sau, thay đổi góc nghiêng đuôi xe và lắp thêm bộ tạo xoáy cho ô tô. Các phương án này sẽ được mô phỏng xây dựng trên phần mềm ANSYS FLUENT qua các bước như xây dựng mô hình, chia lưới, thiết lập các điều kiện biên và chạy bài toán để đưa ra kết quả hệ số cản cho các mô hình tương ứng. Chế tạo mô hình in 3D để tiến hành đo thực nghiệm lực cản của các mô hình trên ống khí động, từ đó so sánh với kết quả mô phỏng và thưc tế để rút ra kết luận

NỘI DUNG:

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ...................................................... x

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ KHÍ ĐỘNG HỌC TRÊN XE Ô TÔ ......................... 1

1.1 Tổng quan v̀ kh́ động ḥc ô tô khi chuỷn động và các thông số đ̣c trưng ... 1

1.1.1 Khái niệm cơ bản và các thông số đặc trưng về khí động học ............................... 1

1.1.2 Các phương trình cơ bản về khí động học .............................................................. 1

1.2 Các thành phần lực kh́ động hình thành trên ô tô khi chuỷn động ................. 2

1.2.1 Các thành phần lực cản trên ô tô khi chuyển động................................................. 2

1.2.1.1 Lực cản lăn .......................................................................................................... 2

1.2.1.2 Lực cản lên dốc .................................................................................................... 3

1.2.1.3 Lực cản không khí ............................................................................................... 3

1.2.1.4 Lực quán tính của ô tô ......................................................................................... 4

1.2.2 Các thành phần lực khí động hình thành trên ô tô khi chuyển động ...................... 5

1.2.2.1 Thành phần lực cản khí động .............................................................................. 5

1.2.2.2 Thành phần lực nâng khí động ............................................................................ 6

1.3 Phân t́ch các yếu tố ảnh hưởng đến kh́ động ḥc trên ô tô............................... 6

1.3.1 Ảnh hưởng của hệ số cản đến tính năng động lực học của ô tô ............................. 6

1.3.2 Dòng khí chuyển động phía trên ô tô ..................................................................... 8

1.3.3 Dòng khí chuyển động bên dưới xe ........................................................................ 8

1.3.4 Sự phân bố áp suất trên ô tô ................................................................................... 9

1.3.5 Những biện pháp giảm sức cản khí động cho ô tô ............................................... 11

1.3.5.1 Thay đổi góc cơ động của ô tô .......................................................................... 11

1.3.5.2 Thay đổi góc nghiêng đuôi xe ........................................................................... 12

1.3.5.3 Thay đổi góc cơ động phía trước ....................................................................... 12

1.3.5.4 Thiết kế bộ tạo xoáy cho ô tô ............................................................................ 13

Chương 2. GÍI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG CFD

(Computational Fluid Dynamics) ............................................................................... 14

2.1. Tổng quan v̀ phương pháp mô phỏng CFD ..................................................... 14

2.2. Phương trình cơ bản của phương pháp mô phỏng CFD .................................. 15

2.2.1. Cơ sở lí thuyết ..................................................................................................... 15

2.2.2. Mô hình hóa dòng chất lưu .................................................................................. 15

2.2.2.1. Mô hình thể tích kiểm soát hữu hạn (quan điểm Euler) ................................... 16

2.2.2.2.Mô hình phần tử chất lỏng vô cùng bé (quan điểm lagrange) ........................... 17

2.2.3. Phương trình cơ bản ............................................................................................ 17

2.2.3.1. Phương trình đối với dòng nhớt ....................................................................... 17

2.2.3.2. Phương trình đối với dòng không nhớt ............................................................ 18

2.2.4 Điều kiện lớp biên ................................................................................................ 20

2.2.4.1. Khái niệm lớp biên ........................................................................................... 20

2.2.4.2. Điều kiện biên của lớp biên .............................................................................. 20

2.3. Chương trình giải quyết bài toán bằng phương pháp mô phỏng CFD ........... 21

2.4 Ưu đỉm và ḥn chế của phương pháp mô phỏng CFD ..................................... 23

2.4.1 Ưu điểm của phương pháp CFD ........................................................................... 23

2.4.2 Hạn chế của phương pháp CFD ........................................................................... 23

2.5 Giới thiệu v̀ phần m̀m ANSYS FLUENT ......................................................... 24

2.5.1 Các ứng dụng và khả năng giải quyết của ANSYS Fluent .................................. 24

2.5.2 Nguyên lý giải quyết trong phần mềm ANSYS Fluent ....................................... 25

2.5.3 Hai bộ giải sẵn có trong ANSYS Fluent và các phương pháp nội suy ................ 25

2.5.3.1 Bộ giải dựa trên áp suất ..................................................................................... 25

2.5.3.2 Bộ giải dựa trên mật độ ..................................................................................... 25

2.5.3.3 Các phương pháp nội suy cho toán hạng đối lưu ............................................... 26

2.5.3.4 Các phương pháp nội suy Gradients .................................................................. 26

2.5.3.5 Các phương pháp nội suy cho áp suất................................................................ 27

2.5.4 Các mô hình rối sử dụng trong ANSYS FLUENT .............................................. 27

2.5.4.1 Mô hình rối Standard k− (SKE) ...................................................................... 27

2.5.4.2 Mô hình rối Realizable k −  (RKE) ................................................................. 28

2.5.4.3 Mô hình rối Reynolds Stress Model (RSM) ..................................................... 29

2.5.4.4 Mô phỏng xoáy lớn (LES)................................................................................. 29

2.5.4.5 Mô hình Standard k −  (SKW) ....................................................................... 29

2.5.4.6 Mô hình Shear Stress Transport k - ω (SSTKW) ............................................. 29

2.5.4.7 Mô hình RNG k −  (RNG) ............................................................................... 30

2.5.5 Lựa chọn mô hình rối ........................................................................................... 30

Chương 3. ĐÁNH GIÁ LỰC CẢN KHÍ ĐỘNG BẰNG PHẦN MỀM ANSYS

FLUENT ....................................................................................................................... 32

3.1 Xây dựng mô hình mô phỏng ............................................................................... 32

3.2 T́nh toán xác định vùng không gian mô phỏng ................................................. 33

3.3 T́nh toán xây dựng mô hình lưới mô phỏng ...................................................... 36

3.3.1 Đánh giá lựa chọn kiểu phần tử lưới .................................................................... 36

3.3.2 Tính toán độ chính xác CFD với độ phân giải lưới chính xác ............................. 37

3.4 Thiết lập các đìu kiện biên .................................................................................. 41

3.4.1 Thiết lập các điều kiện biên ................................................................................. 41

3.4.1.1 Điều kiện biên vận tốc vào ................................................................................ 42

3.4.1.2 Điều kiện biên áp suất ra ................................................................................... 42

3.4.1.3 Điều kiện biên thành ......................................................................................... 42

3.4.1.4 Điều kiện biên đối xứng .................................................................................... 43

3.4.1.5 Các điều kiện biên .............................................................................................. 43

3.5 Mô phỏng đ̣c t́nh kh́ động ḥc của mô hình xe Sunny nguyên bản trên

ANSYS FLUENT ......................................................................................................... 44

3.5.1 Mô hình tính toán và các thông số ....................................................................... 44

3.5.1.1 Các giả thiết và giới hạn nghiên cứu của bài toán mô phỏng .......................... 45

3.5.1.2 Thiết lập các thông số và tiến hành mô phỏng bài toán trên ansys fluent ....... 46

3.5.2 Kết quả mô phỏng trên xe ansys nguyên bản ....................................................... 48

3.6 Mô phỏng đ̣c t́nh kh́ động ḥc của xe khi thay đổi góc cơ động trước trên

ANSYS FLUENT ......................................................................................................... 51

3.7 Mô phỏng đ̣c t́nh kh́ động ḥc của xe khi thay đổi góc đuôi xe trên ANSYS

FLUENT ....................................................................................................................... 54

3.8 Mô phỏng đ̣c t́nh kh́ động ḥc của xe khi thay đổi góc cơ động ph́a sau xe

trên ANSYS FLUENT ................................................................................................. 57

3.9 Mô phỏng đ̣c t́nh kh́ động ḥc của xe khi lắp thêm bộ ṭo xoáy trên

ANSYS FLUENT ......................................................................................................... 60

3.10 Nhận xét và kết luận ............................................................................................ 63

Chương 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG HỌC

CỦA MÔ HÌNH ........................................................................................................... 64

4.1 Giới thiệu thiết bị th́ nghiệm và mô hình th́ nghiệm ........................................ 64

4.1.1 Ống khí động ........................................................................................................ 64

4.1.2 Biến tần T-VERTER N2- SERIES. ..................................................................... 66

4.1.3 Cảm biến đo vận tốc gió PCE TA-30. ..................................................................... 67

4.1.4 Cảm biến đo lực CAS BCA-50L .......................................................................... 69

4.2 Thiết lập mô hình đo lực cản không kh́ tác động lên ô tô mô hình ................. 72

4.2.1 Diện tích cản chính diện của ô tô thí nghiệm ....................................................... 72

4.2.2 Thiết lập các điều kiện ban đầu ............................................................................ 72

4.2.2.1 Vị trí lắp đặt ống khí động thí nghiệm .............................................................. 72

4.2.2.2 Đo vận tốc theo giá trị điều khiển của bộ biến tần .............................................. 73

4.3 Nghiên cứu, đo đ̣c và thực nghiệm với các ô tô mô hình ................................. 75

4.3.1 Đo lực cản chính diện tác dụng lên ô tô mô hình nguyên bản ............................. 75

4.3.2 Đo lực cản chính diện tác dụng lên ô tô mô hình thay đổi góc đuôi .................... 77

4.3.3 Đo lực cản chính diện tác dụng lên ô tô mô hình thay đổi góc cơ động phía

trước ............................................................................................................................... 78

4.3.4 Đo lực cản chính diện tác dụng lên ô tô mô hình có gắn thêm bộ tạo xoáy......... 80

4.3.5 Đo lực cản chính diện tác dụng lên ô tô mô hình thay đổi góc cơ động phía sau 81

4.4 Kết luận .................................................................................................................. 83

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HỨNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .............................. 84

5.1 Kết luận .................................................................................................................. 84

5.2 Hướng phát trỉn đ̀ tài ......................................................................................... 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO .

LINK 1 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 2 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 3 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK 4 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)

LINK DOWNLOAD (TÀI LIỆU VIP MEMBER)