Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Cơ kỹ thuật: Nghiên cứu, ứng dụng bộ chương trình OpenFOAM trong tính toán động lực học dòng chảy không có/có chuyển pha

Bố cục của luận văn Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Danh mục công trình khoa học của tác giả liên quan đến luận văn và Tài liệu tham khảo, luận văn có 3 Chương: Chương 1. Tổng quan một số vấn đề chuyển động của vật thể trong chất lỏng có khoang khí/hơi; chương 2. Tổng quan về bộ chương trình mã nguồn mở OpenFOAM; chương 3. Ứng dụng bộ chương trình OpenFOAM trong tính toán động lực học dòng chảy không có/có chuyển pha.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Cơ kỹ thuật: Nghiên cứu, ứng dụng bộ chương trình OpenFOAM trong tính toán động lực học dòng chảy không có/có chuyển phaĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆNGUYỄN QUANG THÁINGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG BỘ CHƯƠNG TRÌNHOPENFOAM TRONG TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌCDÒNG CHẢY KHÔNG CÓ/CÓ CHUYỂN PHANgành: Cơ kỹ thuậtChuyên ngành: Cơ kỹ thuậtMã số: 85200101.01TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ CƠ KỸ THUẬTHÀ NỘI – 20181MỞ ĐẦUCơ sở khoa học và thực tiễn của đề tàiNhu cầu phát triển kinh tế, xã hội của con người đặt ra những vấn đềđòi hỏi các phải sử dụng những phương tiện, thiết bị làm việc trên mặt vàtrong lòng nước, ví dụ như tàu thủy, chân vịt, tàu lặn, … và cần khôngngừng nâng cao hiệu suất làm việc và giảm thiểu tiêu thụ năng lượng củachúng. Nghiên cứu về động lực học dòng chảy nhiều pha không có/cóchuyển pha rất được quan tâm vì dòng chảy quanh các phương tiện, thiếtbị nêu trên thường là dòng chảy nhiều pha (chứa cả pha lỏng, phakhí/hơi, …). Trong dòng chảy nhiều pha, khoang khí/hơi có thể xuất hiện(theo cách nhân tạo hoặc tự nhiên) ở những điều kiện dòng chảy thíchhợp, khi đó, dòng chảy được gọi là dòng chảy có khoang khí/hơi. Khi cókhoang khí/hơi bao bọc bề mặt các thiết bị trong dòng chảy, lực cản doma sát giữa bề mặt thiết bị với chất lỏng xung quanh có thể giảm đáng kể(có thể giảm 90%), nhiều thiết bị có thể di chuyển với vận tốc cao mà tiêuthụ ít nhiên liệu hơn [31]. Vì vậy, dòng chảy có khoang khí/hơi đang đượcquan tâm nghiên cứu và ứng dụng hiện nay ở cả trên thế giới và Việt Nam.Do sự phức tạp của các hiện tượng trong dòng chảy việc nghiên cứudòng chảy này cho đến nay vẫn gặp nhiều khó khăn cả trong nghiên cứulý thuyết và thực nghiệm cần tiếp tục thực hiện những nghiên cứu sâu sắchơn nữa. Những công cụ mô phỏng số góp sức đáng kể trong nghiên cứudòng chảy này. Trong đó, OpenFOAM (Open Source Field Operation AndManipulation) là một công cụ có nhiều ưu điểm, nổi bật nhất là cho phépngười dùng được can thiệp vào mã nguồn để hoàn thiện các mô hình cósẵn và phát triển những mô hình tính toán mới phục vụ nhu cầu cụ thể củacác nghiên cứu [35,37]. Việc làm chủ được OpenFOAM sẽ giúp thực hiệnnhững nghiên cứu sâu sắc về động lực học dòng chảy nói chung và dòngchảy không có/có chuyển pha hay dòng chảy có khoang khí/hơi nói riêng.Vì vậy, học viên lựa chọn đề tài của Luận văn là “Nghiên cứu, ứng dụngbộ chương trình OpenFOAM trong tính toán động lực học dòng chảykhông có/có chuyển pha”.Mục đích của luận văn:2Làm chủ bộ chương trình OpenFOAM nhằm phục vụ nghiên cứu vàứng dụng các đặc điểm động lực học dòng chảy không có/có chuyển phaNội dung nghiên cứu- Nghiên cứu tổng quan các vấn đề về dòng chảy không có/có chuyểnpha.- Nghiên cứu tổng quan về bộ chương trình mã nguồn mở OpenFOAM.- Tiến hành ứng dụng OpenFOAM trong tính toán động lực học dòngchảy không có/có chuyển pha qua 2 bài toán: Mô phỏng dòng chảy cókhoang khí/hơi xung quanh vật thể xâm nhập nước và vật thể đangchuyển động nhanh trong lòng chất lỏng.Phương pháp nghiên cứuLuận văn sử dụng hai phương pháp nghiên cứu chính: Phương pháptổng hợp, phân tích tài liệu và Phương pháp thí nghiệm số.Bố cục của luận vănNgoài phần Mở đầu, Kết luận, Danh mục công trình khoa học của tácgiả liên quan đến luận văn và Tài liệu tham khảo, luận văn có 3 Chương:Chương 1. Tổng quan một số vấn đề chuyển động của vật thể trongchất lỏng có khoang khí/hơiChương 2. Tổng quan về bộ chương trình mã nguồn mở OpenFOAMChương 3. Ứng dụng bộ chương trình OpenFOAM trong tính toánđộng lực học dòng chảy không có/có chuyển phaPhần Phụ lục đề cập tên và ứng dụng của những bộ giải chuẩn có sẵntrong OpenFOAM phục vụ cho các tính toán mô phỏng thủy động lực họccủa dòng chảy nhiều pha.Chương 1.TỔNG QUAN MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT3THỂ TRONG CHẤT LỎNG CÓ KHOANG KHÍ/HƠI KHÔNGCÓ/CÓ CHUYỂN PHA1.1. Dòng chảy có khoang khí/hơi xung quanh vật thể di chuyển tronglòng chất lỏng1.1.1. Sự hình thành khoang khí/hơi xung quanh vật thểHình 1.1 dưới đây [59] minh họa khoang khí/hơi tự nhiên hình thànhquanh một quả cầu kim loại được thả vào nước từ bên ngoài không khí.Hình 1.1. Khoang khí/hơi hình thành khi quả cầu đi từ không khí vào nướcKhoang chứa khí này được hình thành ngay từ khi quả cầu bắt đầu tiếpxúc với mặt thoáng của nước do sự chiếm chỗ của không khí tại vùngkhông gian trống mà vật thể tạo ra sau khi xuyên qua mặt thoáng và đisâu vào lòng chất lỏng. Tại vùng này, khoang chứa khí được lấp đầy bởikhông khí và hơi nước sinh ra do sự giảm áp tới áp suất hơi bão hào củachất lỏng xung quanh vật thể [12, 17,27,31]. Do khoang này chứa cả khívà hơi nên Luận văn gọi chung là Khoang khí/hơi.Trong dòng chảy có khoang khí/hơi, vùng chất lỏng tại lớp biên rốicủa dòng chảy ở gần bề mặt vật thể xảy ra sự giảm áp tới áp suất hơi bãohòa của vùng chất lỏng gần bề mặt vật thể [12,17].Hình 1.2. Sự hình thành khoang hơi tại lớp biên rối tr ...