zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Nghiên cứu tính toán lực khí động tác động xe du lịch trong điều kiện gió ngang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

45
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày phương pháp tính toán các hệ số lực, mô-men khí động tác động lên vỏ xe du lịch trong trường hợp gió ngang có các góc nghiêng từ 0 độ đến 45 độ .

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu tính toán lực khí động tác động xe du lịch trong điều kiện gió ngang

LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC Nghiên cứu tính toán lực khí động tác động xe du lịch trong điều kiện gió ngang Study on computation of aerodynamic force acting on sedan in crosswind conditions Đỗ Tiến Quyết Email: gvsd87@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 01/7/2020 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 28/9/2020 Ngày chấp nhận đăng: 30/9/2020 Tóm tắt Xe du lịch là phương tiện giao thông đường bộ được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam. Khi xe chuyển động trong điều kiện gió ngang, lực và mô - men khí động tác động lên vỏ xe du lịch tăng lên đáng kể. Lực bên và mô - men xoay thân xe có thể ảnh hưởng đến sự ổn định chuyển động của xe du lịch. Bài báo trình bày phương pháp tính toán các hệ số lực, mô - men khí động tác động lên vỏ xe du lịch trong trường hợp gió ngang có các góc nghiêng từ 00 đến 450. Kết quả bài báo cho thấy giá trị hệ số lực bên, hệ số mô - men xoay thân xe có giá trị lớn nhất tại góc nghiêng 250. Từ khoá: Xe du lịch; lực bên; mô - men xoay thân xe; gió ngang. Abstract The sedan is a widely used road vehicle in Vietnam. When the sedan moves in crosswind conditions, the forces and aerodynamic torques act on the body of sedan increase significantly. The side force and yaw moment can affect sedan movement stability. The paper presents the method of calculating the force coefficients, the torque coefficients of the sedan moves in crosswind conditions wind with different angles 00 to 450. The results of the article show that the value of the side force coefficient, yaw moment coefficient has a maximum at an angle of 250. Keywords: Sedan; side force; yaw moment; crosswind. 1. GIỚI THIỆU nghiên cứu rất chuyên sâu về khí động và thường được tiến hành tại các trung tâm máy tính lớn. Mô Nghiên cứu khí động trên ô tô được nhiều nhà phỏng sử dụng 1 nguồn gió sẽ giảm được không khoa học quan tâm nghiên cứu. Tuy nhiên, theo gian tính toán, từ đó sẽ giảm thiểu thời gian tính nhiều kết quả nghiên cứu, các kết cấu xe con hiện toán. Vì vậy, trong bài báo này nhóm tác giả lựa nay việc giảm lực cản khí động là rất khó khăn, và chọn sử dụng phần mềm Ansys Fluent trong tính phải đầu tư rất nhiều thời gian cho việc mô phỏng toán mô hình 1 nguồn gió. Mục tiêu của bài báo là cũng như thí nghiệm thực tế. Khi vận tốc của xe xác định các hệ số lực, mô - men khí động tại vận ô tô ngày một được tăng cao thì nghiên cứu về sự tốc 20 m/s với các góc nghiêng khác nhau 00:50:450. ổn định chuyển động (do lực ngang và mô - men xoay thân xe) ngày càng trở nên cấp thiết [1]. Để xác định các lực, mô - men khí động tác dụng lên vỏ xe du lịch trong điều kiện gió ngang các nhà nghiên cứu thường sử dụng 2 phương pháp: mô phỏng lý thuyết bằng phần mềm chuyên dụng và thí nghiệm trong các ống khí động. Trong điều kiện gió ngang khi mô phỏng lý thuyết các nhà nghiên cứu có 2 lựa chọn: Mô phỏng sử dụng 1 nguồn gió (1 inlet) hoặc 2 nguồn gió (2 inlet). Mô phỏng sử dụng 2 nguồn gió thường được sử dụng trong các Người phản biện: 1. PGS. TS. Nguyễn Trọng Hoan Hình 1. Mô hình nghiên cứu ổn định gió ngang 2. TS. Nguyễn Đình Cương sử dụng 1 nguồn gió [2] Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 3 (70) 2020 37
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Để thực hiện các tính toán bằng phần mềm Fluent Để đảm bảo độ chính xác và giảm khối lượng tính cần thực hiện các bước sau: Tiền xử lý; xây dựng toán thì vùng không gian mô phỏng được chia mô hình 3D, chia lưới, thiết lập thuật giải; hậu xử thành 3 vùng khác nhau, càng gần vỏ xe thì kích lý; xuất kết quả. thước điểm lưới càng nhỏ. Vận tốc dòng khí tại bề mặt vỏ xe được coi bằng 0, vì vậy vùng không gian 2. TIỀN XỬ LÝ gần sát vỏ xe được chia thành các lớp. Kiểu lưới 2.1. Mô hình 3D được sử dụng là Tet 4 và Wed 6. Kết quả chia lưới Trong bài báo này nhóm tác giả sử dụng xe Toyota của mô hình được minh họa trên hình 4. Altis 2017 là xe tham khảo. Xe Toyota Altis có kích thước dài × rộng × cao là 4.620×1.775×1.460 (mm) như minh họa hình 2. 2.700 mm 4.620 mm Hình 4. Chia lưới của mô hình tính toán Hình 2. Thông số kích thước xe Toyota Altis tham khảo Để đảm bảo yêu cầu hội tụ của bài toán mô phỏng, Để đảm bảo thời gian tính toán nhưng không ảnh Fluent khuyến cáo người sử dụng chia lưới theo hưởng nhiều đến độ chính xác của kết quả, nhóm yêu cầu: Min Orthogonal Quality > 0,1 và Max tác giả lựa chọn các giả thiết sau với mô hình 3D: Skewness
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Phổ vận tốc và áp suất Hình 5. Phổ vận tốc tại mặt phẳng đi qua trọng tâm xe và song song với mặt đường Hình 6. Phổ áp suất tại mặt phẳng đi qua trọng tâm xe và song song với mặt đường Nhận xét: 3.2. Các hệ số lực, mô - men khí động Đồ thị hình 5 cho thấy khi góc nghiêng tăng lên thì 3.2.1. Hệ số cản vùng không gian phía sau xe (vùng màu xanh đậm) tăng lên. Đây chính là vùng xoáy phía sau xe, vùng Hệ số cản được tính theo công thức: xoáy này là nguyên nhân chính tạo ra lực cản, lực 2Fx Cx = (1) ngang khí động. Nếu kích thước vùng xoáy càng lớn r Av 2 thì lực cản, lực nâng khí động càng lớn. Kích thước vùng xoáy phía sau xe này phụ thuộc vào hình dạng Trong đó: khí động học của xe. Để cải thiện suất tiêu hao nhiên Cx : Hệ số cản; liệu cần giảm kích thước vùng xoáy này. Fx : Lực cản khí động; Đồ thị hình 6 cho thấy khi góc nghiêng tăng lên áp v: Vận tốc dòng khí; suất cao (vùng màu đỏ) tác động lên vỏ xe tăng A: Diện tích cản chính diện. tương ứng. Khi góc nghiêng nhỏ thì vùng màu đỏ tập trung ở phía đầu xe. Khi góc nghiêng tăng lên Nhận xét: vùng màu đỏ tập trung ở đầu xe và phía bên hông xe (theo hướng gió). Đồng thời kích thước vùng Đồ thị hình 7 cho thấy, khi xe đi thẳng (góc 00) giá màu xanh (áp suất thấp) cũng tăng dần khi góc trị lực cản là Cx= 0,32 (phù hợp với các công bố về nghiêng thay đổi từ 00 đến 450. Do đó lực cản và khí động học xe sedan). Khi góc nghiên là 50 giá trị lực ngang cũng tăng lên (điều này phù hợp với quy hệ số cản giảm. Sau đó hệ số cản tăng gần như luật phổ hình 5). tuyến tính khi góc nghiêng tăng đến 450. Giá trị Cx Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 3 (70) 2020 39
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC nhỏ nhất tại góc nghiêng 50 vì tại góc nghiêng này hơn chiều rộng (1,6 m) nên quy luật hệ số cản và lực cản tăng lên không đáng kể (tăng 7%) nhưng hệ số lực ngang là khác nhau. Khi xe chuyển động diện tích cản chính diện đã tăng lên tương đối thẳng (góc nghiêng 00) giá trị lực ngang gần như nhiều (tăng 20%). Khi góc nghiêng tăng từ 150 đến bằng 0 (do xe đối xứng theo phương dọc), do đó 450 thì giá trị lực cản tăng lên nhanh chóng (vùng giá trị hệ số ngang rất nhỏ (xấp xỉ bằng 0). Khi góc không gian màu xanh đậm trên phổ hình 5 tăng lên nghiêng tăng từ 50 đến 300 giá trị tăng lên nhanh nhanh chóng), nhưng diện tích cản chính diện chỉ chóng. Hệ số lực bên đạt cực đại tại giá trị góc tăng theo quy luật hình sin. Do đó hệ số cản khi góc nghiêng 250. Sau đó giá trị hệ số lực bên giảm nhẹ nghiêng từ 150 đến 450 tăng gần như tuyến tính. tại góc nghiêng từ 350 đến 450. 3.2.3. Hệ số nâng Hệ số nâng được tính theo công thức: 2Fz Hệ số cán Cz = (3) r Av 2 Trong đó: Cz: Hệ số nâng; Fz: Lực nâng khí động. Góc nghiêng (Độ) Hình 7. Hệ số cản theo các góc nghiêng khác nhau 3.2.2. Hệ số lực bên Hệ số lực bên được tính theo công thức: Hệ số nâng 2Fy Cy = (2) r Av 2 Trong đó: Góc nghiêng (Độ) Cy : Hệ số lực bên; Hình 9. Đồ thị hệ số nâng theo góc nghiêng Fy : Lực bên. Nhận xét: Đồ thị hình 9 cho thấy hệ số nâng đạt giá trị âm (là lực ép) khi góc nghiêng từ 00 đến 100, sau đó giá trị lực nâng tăng tương ứng với góc nghiêng từ 150 Hệ số lực ngang đến 400. Giá trị âm tại các góc nghiêng nhỏ (
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC CMz = 2M z (6) r l Av 2 Hệ số mô - men lắc dọc Trong đó: CMz: Hệ số mô - men xoay thân xe; Mz: Mô - men xoay thân xe. Hệ số mô - men xoáy thân xe 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Góc nghiêng (Độ) Hình 10. Đồ thị hệ số mô - men lắc dọc theo góc nghiêng Nhận xét: Đồ thị hình 10 cho thấy, khi góc nghiêng nhỏ ( 0 thì chuyển Góc nghiêng (Độ) động của xe rất mất ổn định, nếu (ΔCMz/Δβ) > 0 thì Hình 11. Đồ thị hệ số mô - men lắc ngang theo chuyển động của xe được xem xét như là không góc nghiêng ổn định, nếu (ΔCMz/Δβ) < 0 thì chuyển động của Nhận xét: xe được coi như là ổn định. Kết quả đồ thị hình 11 cho thấy xe du lịch tham khảo mất ổn định chuyển Đồ thị hình 11 cho thấy hệ số mô - men lắc ngang động khi góc nghiêng tăng từ 00 đến 250. Khi góc biến thiên phức tạp theo góc nghiêng. Vì mô - men nghiêng tăng từ 300 đến 450 thì xe chuyển động lắc ngang phụ thuộc vào lực cản và lực nâng. Do ổn định. Do đó góc nghiêng nằm trong lân cận 250 giá trị lực cản và lực nâng thay đổi theo quy luật được coi là vùng làm việc nguy hiểm trong điều không giống nhau khi góc nghiêng thay đổi từ 00 kiện có gió ngang ứng với mẫu xe tham khảo. đến 450. 3.2.6. Hệ số mô - men xoay thân xe 4. KẾT LUẬN Hệ số mô - men xoay thân xe được tính theo Khi xuất hiện gió ngang các lực và mô - men khí công thức: động theo các phương đều thay đổi mạnh và ảnh Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 3 (70) 2020 41
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC hưởng rất nhiều đến sự chuyển động của xe. Các TÀI LIỆU THAM KHẢO giá trị hệ số lực nâng, lực bên đều có giá trị cao tại các góc gió tương đối lớn. [1] Pascal Theissen (2012), Unsteady Vehi- Việc tính toán hệ số Cy, CMz đã chỉ ra xe du lịch cle Aerodynamics in Gusty Crosswind, Dok- tham khảo sẽ chuyển động mất ổn định khi góc tor-Ingenieurs, Technische universitat nghiêng tăng từ 00 đến 250. Đây là cơ sở bước Munchen. đầu cho những nghiên cứu chuyên sâu về động [2] Y. E. William (2013), Investigation of crosswind lực học chuyển động của xe du lịch trong điều kiện aerodynamics for road vehicles using CFD gió ngang. technique, Eleventh International Conference of Fluid Dynamics Alexandria, Egypt. [3] W.H.Hucho (1998), Aerodynamics of Road Vehicles: From Fluid Mechanics to Vehicle Engineering, SAE International. [4] Introduction to ANSYS Fluent, Release 14.5, November 15 (2012). THÔNG TIN TÁC GIẢ Đỗ Tiến Quyết - Tóm tắt quá trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp và chương trình đào tạo, nghiên cứu); + Năm 2010: Tốt nghiệp Đại học, chuyên ngành Ô tô và Xe chuyên dụng, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. + Năm 2014: Tốt nghiệp Thạc sĩ, chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. + Năm 2017: Nghiên cứu sinh chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. - Tóm tắt công việc hiện tại: Giảng viên, Khoa Ô tô, Trường Đại học Sao Đỏ. - Lĩnh vực quan tâm: Khí động học ô tô, động lực học ô tô. - Email: gvsd87@gmail.com. - Điện thoại: 0968568115. 42 Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 3 (70) 2020

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.