Nghiên cứu tính toán lực cản khí động của xe khách thông qua mô phỏng số CFD

Bài viết trình bày phương pháp và một số kết quả tính toán xác định lực cản khí động trên vỏ ô tô khách thông qua mô phỏng số CFD. Thông qua kết quả tính toán mô phỏng có thể là cơ sở quan trọng để ứng dụng trong nghiên cứu tối ưu thiết kế khí động học vỏ xe khách cũng như giúp vận hành khai thác xe tốt nhất.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tính toán lực cản khí động của xe khách thông qua mô phỏng số CFD LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN LỰC CẢN KHÍ ĐỘNG CỦA XE KHÁCH THÔNG QUA MÔ PHỎNG SỐ CFD STUDY ON COMPUTATION OF AERO-DYNAMIC FORCE ACTING ON BUS BY USING CFD Đỗ Tiến Quyết, Trần Quang Thanh, Phạm Văn Trọng Email: trongbk2010@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 10/8/2017 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 22/9/2017 Ngày chấp nhận đăng: 26/9/2017 Tóm tắt Lực cản khí động tác dụng lên vỏ ô tô khách chuyển động với vận tốc cao chiếm hầu hết tổng thành phần lực cản tác động lên xe, làm 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. Bài báo trình bày phương pháp và một số kết quả tính toán xác định lực cản khí động trên vỏ ô tô khách thông qua mô phỏng số CFD. Thông qua kết quả tính toán mô phỏng có thể là cơ sở quan trọng để ứng dụng trong nghiên cứu tối ưu thiết kế khí động học vỏ xe khách cũng như giúp vận hành khai thác xe tốt nhất. Từ khóa: Xe khách; lực cản khí động; công suất; tiêu thụ nhiên liệu; CFD. Abstract Aerodynamic drag acting on bus at high speed is almost of the total drag, it takes a large amount engine power for the bus transportation. These is one of reasons which increases the fuel consumption and air pollution. In this paper, authors present a study on computated aero dynamic drag acting on a bus by using a commercial CFD code. The results of research may be useful for optimal bus design and safety of bus transportation. Keywords: Bus; aerodynamic drag; engine power; fuel consumption; CFD. 1. GIỚI THIỆU CHUNG cơ và các cơ cấu phanh của ô tô trong quá trình chuyển động. Khi ô tô chuyển động trên đường, sự tương tác giữa xe và không khí xung quanh là phạm vi - Giảm độ ồn khí động do tương tác giữa dòng nghiên cứu của khí động học. Nghiên cứu khí chảy không khí với vỏ xe [1]. động học góp phần rất lớn vào sự phát triển của Ô tô khách đang được sử dụng phổ biến ở Việt ngành công nghiệp ô tô, vì vậy đã từ lâu các nhà Nam để vận chuyển hành khách trên những khoa học đã nghiên cứu vấn đề khí động học trên tuyến đường dài, trong đó ô tô lắp ráp trong nước ô tô nhằm giải quyết những vấn đề chính sau: chiếm tỷ trọng cao. Do có kích thước lớn, loại ô tô - Giảm lực cản khí động nhằm cải thiện tính này chịu lực cản khí động rất lớn, đặc biệt là khi năng động lực học của ô tô và giảm mức tiêu thụ chuyển động trên đường quốc lộ hoặc đường cao nhiên liệu. tốc với vận tốc cao. - Giảm tối đa các lực và mômen gây mất ổn định Theo lý thuyết, lực cản khí động được xác định chuyển động nhằm nâng cao tính an toàn chủ theo công thức: động, đặc biệt là đối với các loại ô tô có tốc độ cao (1) hay trong trường hợp gặp gió ngang lớn. Trong công thức trên, khối lượng riêng của không - Tận dụng dòng chảy không khí để thông gió khí ρ là thông số không thể thay đổi. Để giảm lực trong khoang xe, cải thiện khả năng làm mát động cản, nếu giảm diện tích cản chính diện A thì không Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 3(58).2017 57  NGHIÊN CỨU KHOA HỌC gian sử dụng bị giảm, còn nếu giảm vận tốc V thì Nghiên cứu lý thuyết dựa trên những phương sẽ làm giảm năng suất vận chuyển. Vì vậy, giải pháp mô phỏng dòng chảy không khí bao quanh pháp duy nhất để giảm lực cản không khí là tạo ô tô dựa trên phương trình Navier - Sokes. Đây là hình dạng khí động học tối ưu để có được hệ số một bài toán hết sức phức tạp và vẫn đang là mối cản Cx nhỏ nhất. Để giảm Cx cần có những nghiên quan tâm hàng đầu của những nhà nghiên cứu cứu sâu cả về lý thuyết và thực nghiệm nhằm xác khí động trên thế giới. Cho tới ngày nay người định được các yếu tố ảnh hưởng, trên cơ sở đó đề ta vẫn chưa tìm được lời giải đầy đủ được bằng phương pháp giải tích. Vì vậy, đã từ lâu các nhà xuất các giải pháp cải thiện kết cấu phù hợp [3]. nghiên cứu tập trung vào việc xây dựng các mô Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện chủ yếu hình đơn giản hóa và các phương pháp giải gần trong thiết bị chuyên dụng gọi là ống khí động. đúng có độ chính xác cao với sự trợ giúp của máy Hiện nay, các ống khí động đã tạo được điều kiện tính [4, 5]. thử ngày càng gần với thực tế hơn: thử ô tô với Do đó ...