Bài viết này tiếp tục cho phần nghiên cứu tổng quan về vai trò ứng dụng của CFD mà tôi đã đề cập trong các phần trước Phần 1, Phần 2, Phần 3. Đây là một nghiên cứu được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Trọng Tấn (email: trongtan50dt1@gmail.com) Đại học Nha Trang để làm đề tài bảo vệ tốt nghiệp. Nội dung nghiên cứu gồm phần lý thuyết cơ sở CFD và phần ứng dụng phần mềm công nghiệp để giải quyết các bài toán kỹ thuật dựa trên phương pháp CFD.
Nội dung của công trình nghiên cứu khá dài, để thuận tiện theo dõi tôi xin phép không đăng toàn bộ mà chỉ đính kèm file, bạn đọc quan tâm có thể tải trực tiếp. Dưới đây chỉ đưa ra nội dung tóm tắt và danh sách đề mục.
LỜI NÓI ĐẦU
Computational Fluid Dynamics – CFD là một nhánh của lĩnh vực động lực học chất lưu đã được phát triển rất lâu trên thế giới, tuy nhiên hiện nay nước ta CFD vẫn còn là một lĩnh vực còn khá mới mẻ, chưa có nhiều nghiên cứu về lĩnh vực này. Được sự đồng ý của nhà trường và khoa Kỹ Thuật Giao Thông trường Đại Học Nha Trang, tôi đã nhận đề tài: “ Nghiên cứu ứng dụng phương pháp tính toán động lực học lưu chất (Computational Fluid Dynamics – CFD) trong các bài toán kỹ thuật ” với bốn nội dung chính sau:
- Đặt vấn đề
- Một số vấn đề cơ bản về phương pháp tính toán động lực học lưu chất – CFD
- Kết quả nghiên cứu
- Thảo luận kết quả nghiên cứu
Vì lý do CFD là lĩnh vực ở nước ta còn chưa được phát triển, các nghiên cứu về lĩnh vực còn rất hạn chế và lần đầu tiên thực hiện một đề tài tốt nghiệp nên đề tài chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô, những người quan tâm đến lĩnh vực CFD và bạn bè. Nhân đây tôi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, nhóm nghiên cứu sinh trường Đại Học Vật Lý Kỹ Thuật Matxcơva, và toàn thể thầy cô giáo, đặc biệt là PGS.TS Trần Gia Thái đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức và động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian hoàn thành đề tài này.
Nha Trang, ngày 7 tháng 7 năm 2012
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trọng Tấn
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH 4
LỜI NÓI ĐẦU 5
Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 6
1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 6
1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 6
1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 7
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 8
Chương 2 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC LƯU CHẤT-CFD 9
2.1 CFD LÀ GÌ? 9
2.2 VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG CỦA CFD 10
2.3 NHỮNG PHƯƠNG TRÌNH CHỦ ĐẠO CỦA CFD 12
2.3.1 MỞ ĐẦU 12
2.3.2 MÔ HÌNH HÓA DÒNG 12
2.3.2.1 Thể tích kiểm soát hữu hạn (quan điểm Euler) 13
2.3.2.2 Phần tử lưu chất vô cùng bé (quan điểm Lagrange) 14
2.3.3 ĐẠO HÀM RIÊNG 15
2.3.4 Ý NGHĨA VẬT LÍ CỦA ĐẠI LƯỢNG ∇V ⃗ 19
2.3.5 PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC 22
2.3.6 PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LƯỢNG 27
2.3.7 PHƯƠNG TRÌNH NĂNG LƯỢNG 33
2.3.8 TÓM LƯỢC NHỮNG PHƯƠNG TRÌNH CHỦ ĐẠO CHO ĐỘNG LỰC HỌC LƯU CHẤT. BÌNH LUẬN 40
2.3.8.1 Phương trình đối với dòng nhớt 41
2.3.8.2 Phương trình đối với dòng không nhớt 41
2.3.9 CÁC DẠNG PHƯƠNG TRÌNH CHỦ ĐẠO ĐẶC BIỆT PHÙ HỢP VỚI CFD. THẢO LUẬN VỀ CÁC DẠNG BẢO TOÀN 43
2.4 LỚP BIÊN (BOUNDARY LAYER) 48
2.4.1 KHÁI NIỆM LỚP BIÊN 48
2.4.2 PHƯƠNG TRÌNH LỚP BIÊN 49
2.4.3 LỚP BIÊN CHẢY RỐI 51
2.5 TRÌNH TỰ GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN CFD 52
2.5.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 52
2.5.2 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 53
2.5.3 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 54
2.6 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG CFD – ANSYS FLUENT 54
2.6.1 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM ANSYS FLUENT 54
2.6.2 GIỚI THIỆU MỘT SỐ MÔ HÌNH CHẢY RỐI TRONG ANSYS FLUENT 56
2.6.2.1 Mô hình chảy rối một phương trình (one equation turbulence models) 57
2.6.2.2 Mô hình hai phương trình (two equations model) 60
2.6.2.3 Mô hình k-epsilon 60
Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 65
3.1 SỬ DỤNG LƯỚI KHÔNG KHỚP (USING NON CONFORMAL MESH) 65
3.1.1 GIỚI THIỆU 65
3.1.2 MÔ TẢ VẤN ĐỀ 66
3.1.3 THIẾT LẬP VÀ GIẢI 67
3.1.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 94
3.2 SỬ DỤNG HỆ QUY CHIẾU QUAY MỘT CHIỀU (USING A SINGLE ROTATING REFERENCE FRAME) 98
3.2.1 GIỚI THIỆU 98
3.2.2 MÔ TẢ VẤN ĐỀ 98
3.2.3 THIẾT LẬP VÀ GIẢI 99
3.2.4 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 125
Chương 4 THẢO LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 126
4.1 KẾT LUẬN 126
4.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO 128
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 Thể tích kiểm soát hữu hạn 13
Hình 2.2 Phần tử lưu chất vô cùng bé 14
Hình 2.3 Phần tử lưu chất chuyển động trong trường dòng 15
Hình 2.4 Thể tích kiểm soát chuyển động với dòng chảy 20
Hình 2.5 Thể tích kiểm soát hữu hạn cố định trong không gian 24
Hình 2.6 Phần tử lưu chất vô cùng bé chuyển động, giới hạn minh họa theo hướng x 28
Hình 2.7 Minh họa ứng suất tiếp tuyến và pháp tuyến 29
Hình 2.8 Dòng năng lượng liên quan đến phần tử lưu chất vô cùng bé chuyển động 35
Hình 2.9 Mắt lưới cho tiếp cận bắt xung 47
Hình 2.10 Mắt lưới cho tiếp cận khớp xung 48
Hình 2.12 Máy bay được mô hình hóa bằng ANSYS FLUENT 55
Hình 3.1 Mô hình hệ thống kỹ thuật làm lạnh 67
Hình 3.2 Lưới lai cho vấn đề màng làm mát 70
Hình 3.3 Lưới cho các biên wall-1 và wall-7 81
Hình 3.4 Phân bố của áp suất tĩnh 88
Hình 3.5 Phân bố của áp suất tĩnh tại lỗ đầu tiên 88
Hình 3.6 Phân bố của áp suất tĩnh tại lỗ thứ hai 89
Hình 3.7 Phân bố của nhiệt độ tĩnh 90
Hình 3.8 Phân bố của nhiệt độ tĩnh ( phóng to) 91
Hình 3.9 Vector vận tốc 92
Hình 3.10 Nhiệt độ tĩnh tại y=0.1 in 94
Hình 3.11 Phân bố mật độ của dòng khí làm mát tại lỗ thứ nhất (a) và thứ hai (b) 95
Hình 3.12 Phân bố áp suất tại vùng xung quanh lỗ thứ nhất(a) và thứ hai(b) 96
Hình 3.13 Biến đổi nhiệt trên bề mặt đáy ống dẫn 97
Hình 3.14 Mô hình của hệ thống ổ đĩa 99
Hình 3.15 Chia lưới cho hệ thống ổ đĩa 100
Hình 3.16 Tỉ số lưu lượng dòng (mô hình chảy rối k-ɛ) 111
Hình 3.17 Vector vận tốc trong ổ đĩa 114
Hình 3.18 Phân bố của áp suất tĩnh cho toàn bộ ổ đĩa 115
Hình 3.19 Phân bố vận tốc hướng tâm – lời giải tiêu chuẩn k-ɛ 117
Hình 3.20 Vách Yplus phân bố trên wall-6_lời giải tiêu chuẩn k-ɛ 119
Hình 3.21 Vận tốc hướng tâm – lời giải RNG k-ɛ và tiêu chuẩn k-ɛ 122
Hình 3.22 Lời giải RNG k-ɛ và tiêu chuẩn k-ɛ.(x=0 cm đến x=1cm) 123
Hình 3.22 Wall-6 –lời giải RNG k-ɛ và tiêu chuẩn k-ɛ (x=0cm đến x=43cm) 125
Download
1. Luận văn
Link 1
2. Video hướng dẫn làm thực hành
Link 1
Link 2
Link 3
Link 4
Link 5
Mọi vấn đề khó khăn khi download xin gửi ý kiến thắc mắc trực tiếp ở phần comment hoặc email đến người quản trị mp121209
Tài liệu này được phép sử dụng với mục đích tham khảo, học tập. Ngoài ra, mọi mục đích sử dụng phải được sự đồng ý của tác giả Nguyễn Trọng Tấn
VnCFD 