TÍNH TRƯỜNG áp SUẤT của CHẤT LỎNG tác ĐỘNG lên tàu lặn NHỎ KHI CHUYỂN ĐỘNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ... ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ... TÍNH TRƯỜNG ÁP SUẤT CỦA CHẤT LỎNG TÁC ĐỘNG LÊN TÀU... Giới thiệu chung về ANSYS Fl

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

LỜI C N

ủa ợ

a

a – a a

ợ

a ủ

ủa

28 11 ăm 2016

Đỗ Xuân Bình

LỜI CA Đ AN

a a Tí o rườ p suấ của c ấ lỏ c

đ lê tàu lặ ỏ k c u ể đ ủa

TÍNH TRƯỜNG ÁP SUẤT CỦA CHẤT LỎNG TÁC ĐỘNG LÊN TÀU

MỤ LỤ

MỞ ẦU 1

ƯƠ 1 IỚI IỆU U 5

1.1 ỏ 5

1.1.1 Giới thiệu chung về ANSYS Fluent [1] 5

1.2 M ỏ 7

1.2.1 Mô ì o ọc Spalart-Allmaras [1] 7

1 3 ặ 10

1.4.K 10

ƯƠ 2 Í OÁ VÀ XÂY DỰ MÔ Ỏ RƯỜ Á UẤ BẰ Ầ MỀM A Y FLU 11

2 1 11

2 2 X 12

2 3 X Ansys Fluent 13

2.3.1 Vẽ ì 13

2.3.2 C a lướ 17

2.3.3 T ế lập c c ô số c o A SYS Fluent 22

2.4 K 30

ƯƠ III KẾ UẢ Ồ Á 32

3 1 : 32

3 2 ò : 34

KẾ LUẬ 36

ÀI LIỆU AM K ẢO 37

DANH ỤC HÌNH NH, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 – R a 5

Hình 1.2 – ( a ) ( a a ) 6

Hình2.1 – V ặ é 11

Hình 2.2 – a ổ D M 13

Hình 2.3– a ẽ 14

Hình 2.4 – B 14

Hình 2.5 – Thân tàu 15

Hình 2.6 – K ủa Lines From Sketchs 16

Hình 2.7 – K ủa Pace Split 16

Hình 2.8 – a Ma Fa z 17

Hình 2.9 – ợ a 18

Hình 2.10 – ợ a 19

Hình 2.11 – ợ a 19

Hình 2.12 – a ổ D a f M 20

Hình 2.13 – K a 21

Hình 2.14 – 21

Hình 2.15 – ặ 22

Hình 2.16 – Danh sách tên biên 22

Hình 2.17 – a ổ F La 23

Hình 2.18 – L a 23

Hình 2.19– Viscous Model 24

Hình 2.20 – Fluent Database Materials 25

Hình 2.21 – 26

Hình 2.22– I 26

Hình 2.23 – O 27

Hình 2.24 – O a 27

Hình 2.25 – M 28

Hình 2.27 – K a 29

Hình 2.28 – ò ặ .30

Hình 3.1 - a 32

Hình 3.2 - ò a 34

Ở ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài

a a

a ằ

a ò Ở ừ

B Â a a Mỹ Anh a ủ

a a

…

nghi ủa V a ữ ă V a a

ữ ẩ ủa a ữ

ủa ữ ẩ ợ

ợ a

V a a V a

ằ

ủ … ừ ợ ữ

a ò D ữ

a ừ a V

ỹ a a ữ ữ

a a

ữ ợ ữ

ợ ò a ỏ ò ủa ổ ẻ ữa

ổ ợ a ò ỏ

ủ a

ừ thân tàu K

ò ặ

a ợ ữ ủ a … V ữ

a ỏ é V a

ỏ ợ a a ữ ỏ ợ a V tính toán áp ặ ẽ ễ ỏ

ẽ ă ă ò ủa ò ỏ

ă ò a M ủa n ằ ữ

ặ [2,tr 3]

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

ỏ

ủa … ỹ …

ò ò ỏ

ỏ ò … K ỏ a ỏ

ẽ a ò a máy tín ò

ỏ

ữa M a

a

ữa [2,tr 5]

Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

án này, em t p trung nghiên c u v ph n m m ANSYS Fluent của b

ph n m m ANSYS và s d ng nó tính toán, mô phỏ ng áp su ng lên tàu lặn h khi chuy ng trong c v i công c trợ giúp là các tài li u

ng d n của chính ph n m m ANSYS Fluent

ặ ( BL ) a ò :

ặ a ặ BL ò a a

ặ BL

ă ò

n ng m dùng cho m ă ò và quan sát n ợc phân

ROV: remotely operated vehicles - ợc v n hành từ xa

URV: underwater robotic vehicles - n rô b t ng m

UUV: unmanned underwater vehicles - n ng i lái

2: T ỏ ằ A Y Fluent

ặ a 1 : ẽ a A Y Fluent

ỏ

3: K

a a ò tàu A Y Fluent

K

CHƯ NG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Phần mềm mô phỏng

1.1.1 Giới thiệu chung về ANSYS Fluent [1]

- ( n) tổng quát cho kh ợng, moment, nă ợ … ợc gi i trên t p hợ

mô hình R ò ỏ ủa ủa

ợ ( ) A Y Fluent, mô hình

b, Mô hình hóa Turbulent Viscosity [1]

Các mô hình hóa Turbulent Viscosity trong ANSYS Fluent ợ ủa:

a ợ ợ A Y Fluent

ợ ủa a ă a:

S + (2.10) :

e, Mô hình Constants [1]

ằ : , , , , ặ a : ,

(2.17) =2.0, k= 0.4187

1.3.Giới thiệu về tàu lặn

Tàu lặn là tàu t hành có các lặn xu ng và nổi lên nh các

u khi n tính nổi của chính nó không c n vi c cung c ă ợng từ các tàu khác.[2]

1.4 Kết luận

1 ủa A Y Fluent và mô hình toán

CHƯ NG 2 TÍNH TOÁN VÀ XÂY DỰNG Ô PHỎNG TRƯỜNG ÁP SUẤT BẰNG PHẦN Ề ANSYS FLUENT

2.1 Giới thiệu bài toán

Hình 2.1– V ặ é

2.2 Xây dựng bài toán

Thi t l p và xác nh gi i các bài toán tính toán các :

 Chi u dài l n nh t: Lmax = 2,245 m

2.3 Xây dựng mô hình trong Ansys Fluent

2.3.1 Vẽ hình

a, Khởi động Design Modeler

Design Modeler Milimeter ằ Units > Milimeter

- c tiên nh p chu M thoát khỏi c a sổ Sketching

- a Concepts > Surfaces From Sketch r i ch n biên d ng vừa vẽ bằng

cách nh t vào r i ch n Sketch1

- K n ch n Apply trong c a sổ Details View

- V n ch n mặt phẳng XYPlane làm mặt phẳ , nh p chu t vào t o

thêm 1 biên d ng (sketch) m i

- Ti p theo m menu Sketching và ch n

- Vẽ ng thẳng xu t phát từ 4 nh của ng biên hình chữ nh t của thân tàu 2D và kéo dài v các phía trái – ph i, trên – i sao cho chúng c ng biên ngoài cùng của mi o trên

- Ti p theo vẽ ng thẳng xu t phát từ é c t

ng bao bên ngoài

T Concepts > Lines From Sketchs Sketch2 ừa Base Objects > Apply a

Hình 2.6 – K ủa Lines From Sketch

Toll >>Pace Split ặ ẳ Target Face >>

apply

Hình 2.7 – K ủa Pace Split

ẽ a a a

a ổ Details view Geometry > Apply

Hình 2.8 – a Mapped Face Sizing

Edge Sizing

a ẽ Edge Sizing a ủa ẽ thân tàu – Mesh Control > Sizing

ằ ợ a ữ Ctrl

Hình 2.9 – ợ a

Ở a ổ Detail View Geometry > Apply Type > Number of

Divisions 113 Behavior > Hard

Edge Sizing a

Number of Division là 21 a :

Hình 2.12 – a ổ Details of “Mes ”

a K a :

Hình 2.13– K a

L a ợ 166462 167573 nút

Hình 2.16 – Danh sách tên biên

2.3.3 Thiết lập các thông số cho ANSYS Fluent

a, Khởi động chương trình tính toán

N Setup a ổ Fluent Laucher ẽ ợ a vào Double Precision V ữ ừ 100 000 A Y FLU ợ (parallel) ă a

Processing Options a ẽ a Parallel ổ Number of Processes thành

2

 Kích ho t mô hình 1 pha r i (Viscous Spalart-Allmaras)

A Y FLU ợ ặ v = 1.5432 m/s

- L a ch n Spalart-Allmaras trong Model List.

- Ch n Vorticity-Based

- Ch n OK p tho i Viscous Model

Hình 2.19– Viscous Model

Materials

 T o material m dùng làm pha chính (primary phase)

Materials → Fluid → Create/Edit

 Trong h p tho i Create/Edit Materials, nh p chu t vào Fluent Database m

h p tho i Fluent Database Materials

Hình 2.20 – Fluent Database Materials

- Kéo thanh cu tìm c (water – liquid) a n water – liquid

- Nh p chu t vào Copy, water – liquid sẽ xu t hi a i Fluid trong

Materials task page.

- p tho i Fluent Database Materials.

- Nh p chu t vào Change/Create p tho i Create/Edit Materials

Điều kiện biên (Boundary Conditions)

a ặ Inlet là Velocity Inlet, Outlet là Pressure Outlet

Hình 2.21 –

 Thi t l p thông s Inlet

Nh p chu t vào Velocity Magnitude(m/s) >> Nh p 1.5432

Inlet ợ :

Hình 2.22– Inlet

 Thi t l p thông s Outlet

Nh p chu t vào Gauge Pressure( pascal)>> nh p 250000

Hình 2.23 – Outlet

 Thi t l p Operating Conditions

Boundary Conditions → Operating Conditions

- Nh p chu t vào OK p tho i Operating Conditons

Solution

 Thi t l i (Solution Methods)

Solution Methods

- Ch n Simple cho Scheme m c Pressure-Velocity Coupling

- Ch n Second order cho Pressure m c Spatial Discretization

- Ch n Second order Upwind cho Momentum và Volume Fraction.

- Ch n Second Order Upwind cho Turbulent Kinetic Energy và Turbulent

Dissipation Rate

Hình 2.25 – Solution Methods

 Thi t l p solution controls

Solution Controls

Hình 2.26 – Solution Controls

ữ ặ a Pseudo Transient

Explicit Relaxation Factors

 Kh i t o giá tr a u

Khởi tạo giá trị ban đầu (Solution Initialization)

Hình 2.27 – Khởi tạo giá trị ban đầu

- Ch n Hybrid Initialization từ Initialization Methods group box

- Nh p chu t vào Initialize kh i t o giá tr a u

Run Calculation

Hình 2.28 – ò ặ

- Nh p 2 000 cho Number of Iterations

- Nh p chuột vào Calculate

ỏ A Y Fluent : ẽ

a a

a a a

ỏ a ữ ợ a

a a a

ữ ỏ ỏ ỹ ă

V A

V a ò ỗ

ợ ủa ợ

CHƯ NG III KẾT QU ĐỒ ÁN 3.1 Trường áp suất:

Nhận xét:

- ừ a

- K ừ 200 é é ủa

ỏ

ổ

Nhận xét:

- a ằ 00 ủa

ỏ ủa tàu

- Ta ủa phía sau khi ă ừ 00 300

KẾT LUẬN

ặ a ợ ữ a :

- Gi i thi u chung v ph n m m mô phỏng ANSYS Fluent

- c s d ng ANSYS Fluent mô phỏ ng áp su t

ng lên thân tàu nhỏ

TÀI LIỆU THA KH

Ài liệu Tiếng Anh

[1] ANSYS Help Viewer

Tài liệu Internet

[2] hinh-tau-lan-vo-composite.htm

[3] https://vn.answers.yahoo.com/question/index?qid=20091126080821AAJlzMr