Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Cơ kỹ thuật: Ứng dụng phương pháp lọc kalman hiệu chỉnh bài toán vật thể chuyển động dưới nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> NGUYỄN VĂN TÙNG<br /> <br /> ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP LỌC KALMAN HIỆU<br /> CHỈNH BÀI TOÁN VẬT THỂ CHUYỂN ĐỘNG<br /> DƢỚI NƢỚC<br /> <br /> Ngành: Cơ kỹ thuật<br /> Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật<br /> Mã số: 8520101.01<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KỸ THUẬT<br /> <br /> Hà Nội – 2018<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> MỞ ĐẦU................................................................................................... 1<br /> Chƣơng 1 – Tổng quan chuyển động trong môi trƣờng nƣớc của vật<br /> thể dạng mảnh.......................................................................................... 3<br /> 1.1. Đặc điểm chuyển động vật thể dạng mảnh khi có hiệu ứng khoang<br /> rỗng ........................................................................................................... 3<br /> 1.1.1. Ngu n gốc<br /> <br /> ản ch t c<br /> <br /> hiệu ứng khoang rỗng................................... 3<br /> <br /> 1.1.2. Hiệu ứng khoang rỗng c a vật thể dạng mảnh di chuyển dưới nước ... 4<br /> 1.1.3. Dạng chuyển động c<br /> <br /> vật thể dạng mảnh trong khoang rỗng ............. 5<br /> <br /> 1.2. T nh h nh nghiên cứu v chuyển động dưới nước c a vật thể dạng<br /> mảnh .......................................................................................................... 5<br /> 1.2.1. C c nghiên cứu điển h nh v chuyển động dưới nước c a vật thể với<br /> hiệu ứng kho ng rỗng c c c t c giả nước ngoài ........................................... 5<br /> 1.2.2. C c nghiên cứu điển h nh v chuyển động dưới nước c a vật thể với<br /> hiệu ứng kho ng rỗng c c c t c giả trong nước............................................ 7<br /> <br /> Chƣơng 2 – Mô hình mô tả chuyển động của vật thể trong môi<br /> trƣờng nƣớc khi có khoang rỗng xuất hiện ........................................... 9<br /> 2.1. Mô h nh động lực học vật thể chuyển động trong khoang rỗng ........ 9<br /> 2.2. Mô h nh động lực học dòng chảy (nước) xung quanh vật thể ......... 11<br /> 2.2.1. Mô hình dòng hỗn hợp (Mixture model) ............................................ 11<br /> 2.2.2. Mô hình dòng chảy rối Realizable k – ε ............................................. 11<br /> 2.2.3. Mô hình khoang rỗng (Cavitation model) .......................................... 11<br /> <br /> Chƣơng 3 – Ứng dụng phƣơng pháp lọc Kalman vào bài toán vật thể<br /> chuyển động dƣới nƣớc có sự xuất hiện khoang rỗng ........................ 13<br /> 3.1. Giới thiệu v phương ph p lọc Kalman ........................................... 13<br /> 3.1.1. Phương ph p lọc Kalman cổ điển ....................................................... 13<br /> 3.1.2. Phương ph p lọc Kalman phi tuyến ................................................... 13<br /> <br /> 3.2. Kết hợp bộ lọc Kalman SEIK với ANSYS Fluent .......................... 15<br /> 3.3. Mô hình mô phỏng trên ANSYS Fluent .......................................... 16<br /> 3.3.1. Xây dựng lưới tính toán...................................................................... 16<br /> 3.3.2. Thiết lập trên ANSYS Fluent ............................................................. 17<br /> <br /> Chƣơng 4 – Kết quả tính toán với mô hình số kết hợp ...................... 19<br /> 4.1. Vận tốc chuyển động trong khoang rỗng c a vật thể ...................... 19<br /> <br /> 4.1.1. So sánh với giá trị tham khảo giả định ............................................... 19<br /> 4.1.2. So sánh với thực đo liên tục ............................................................... 20<br /> 4.1.3. So sánh với thực đo gi n đoạn............................................................ 20<br /> <br /> 4.2. Kết quả mô phỏng sự hình thành khoang rỗng bao quanh vật thể... 20<br /> KẾT LUẬN ............................................................................................ 22<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................... 23<br /> DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN<br /> QUAN ĐẾN LUẬN VĂN ...................................................................... 25<br /> <br /> 1<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> Vật thể chuyển động dưới nước nói chung là một bài toán phức tạp, nh t<br /> là khi có sự tham gia c a dòng chảy nhi u pha. Khi một vật thể có dạng<br /> mảnh (slender body) di chuyển với vận tốc lớn (≥ 50m/s) trong môi trường<br /> nước, hiện tượng khoang rỗng sẽ xu t hiện mà ở đó phần nước (dạng lỏng)<br /> xung quanh vật thể chuyển hóa thành dạng hơi (khí). Lớp hơi nước (khí) bao<br /> bọc hầu hết vật thể (ngoại trừ phần đầu mũi) khiến cho lực cản c a môi<br /> trường giảm đi r t nhi u. Nhờ có khoang rỗng được tạo ra mà vật thể có thể<br /> di chuyển được quãng đường x hơn.<br /> Các nghiên cứu v vật thể chuyển động dưới nước từ lâu đã được nhi u<br /> nhóm nghiên cứu trên thế giới nghiên cứu và ứng dụng. Ở Việt N m đây là<br /> một v n đ còn khá mới mẻ. Các nghiên cứu đã có trong và ngoài nước v<br /> vật thể chuyển động dưới nước có thể chi thành 2 hướng chính:<br /> - Nghiên cứu lý thuyết:<br /> o Nghiên cứu v hiện tượng khoang rỗng: ảnh hưởng c a hình dạng vật<br /> thể đến sự xu t hiện khoang rỗng; các dạng khoang rỗng; hình dạng,<br /> kích thước khoang rỗng [19]; sự xâm thực ở cánh quạt c m y ơm<br /> cánh chân vịt tàu, ... [6]<br /> o Xây dựng c c mô h nh động lực học mô tả, dự đo n chuyển động c a<br /> vật thể di chuyển dưới nước khi hiện tượng khoang rỗng xảy ra [12,<br /> 14, 17].<br /> - Nghiên cứu thực nghiệm:<br /> o Xây dựng các hệ thí nghiệm đo đạc chuyển động c a vật thể khi có<br /> hiện tượng khoang rỗng xu t hiện [20].<br /> Các nghiên cứu thực nghiệm ch yếu hướng đến mục đích kiểm chứng<br /> các kết quả nghiên cứu lý thuyết (tính toán, mô phỏng số, ...). Tuy nhiên việc<br /> tiến hành thí nghiệm có chi phí khá tốn kém nên khó thực hiện được nhi u<br /> lần, nh t là với đi u kiện nghiên cứu còn nhi u khó khăn như ở trong nước.<br /> Do đó để giúp cho việc tính toán, mô phỏng số v mặt lý thuyết trở nên sát<br /> với thực nghiệm hơn t cần sử dụng thêm c c phương ph p hiệu chỉnh toán<br /> học cho mô hình lý thuyết từ các số liệu đo đạc. Phương ph p lọc Kalman<br /> (Kalman filter) – một trong số c c phương ph p hiệu chỉnh có độ chính xác<br /> c o được sử dụng trong luận văn này.<br /> Phương ph p lọc K lm n được bắt đầu phát triển vào những năm 1960<br /> bởi nhà thống kê R.E. Kalman [10, 11] là một công cụ được sử dụng khá phổ<br /> <br /> 2<br /> biến trong thống kê toán học và lý thuyết hiệu chỉnh. Phương ph p lọc<br /> Kalman đã được nghiên cứu ứng dụng bài toán lan truy n ô nhiễm nước mặt<br /> [7] c a nhóm nghiên cứu lũ lụt Viện Cơ học. Việc nghiên cứu áp dụng các<br /> phương ph p tính to n hiện đại này đã giúp các mô hình mô tả mức độ lan<br /> truy n ô nhiễm gần với thực đo hơn; quá trình dự o mư lũ đi u hành liên<br /> h chứ được chính x c hơn.<br /> Trong khuôn khổ luận văn này t c giả đ xu t việc ứng dụng phương<br /> pháp lọc Kalman kết hợp với phương ph p CFD để hiệu chỉnh quá trình tính<br /> toán vận tốc chuyển động c a một vật thể dạng mảnh đ ng thời mô phỏng sự<br /> xu t hiện khoang rỗng khi vật thể di chuyển trong môi trường nước. Sự kết<br /> hợp này được kỳ vọng sẽ giúp giảm thiểu sai số trong quá trình tính toán<br /> đ ng thời thể hiện được sự tương t c giữa chuyển động c a vật thể và dòng<br /> chảy xung quanh.<br /> Luận văn được chi thành 4 chương chính bên cạnh phần Mở đầu, Kết<br /> luận và danh sách các Tài liệu tham khảo. Nội dung c c c chương như s u:<br /> - Chương 1: Giới thiệu v tổng quan chuyển động trong môi trường nước<br /> c a vật thể dạng mảnh<br /> - Chương 2: Giới thiệu v mô hình lý thuyết mô tả chuyển động c a vật thể<br /> trong môi trường nước khi có khoang rỗng xu t hiện<br /> - Chương 3: Tr nh ày v sự ứng dụng phương ph p lọc Kalman vào bài<br /> toán vật thể dạng mảnh chuyển động trong môi trường nước có sự xu t<br /> hiện c a khoang rỗng<br /> - Chương 4: Tr nh ày c c kết quả c a luận văn<br /> <br />