Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm fluent 6.3 trong tính toán mô phỏng động cơ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPNGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM FLUENT TRONG TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ MỤC LỤCNội dung TrangTrang bìa INhiệm vụ đồ án tốt nghiệpIILời cảm ơnIIINhận xét của giáo viên hướng dẫnIVNhận xét của giáo viên phản biệnVMục lụcVILời nói đầuVIINội dungVIIIMỞ ĐẦU……………………………………………………………………………….11.Lý do chọn đề tài………………………………………………………………...12.Mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu……………………………………..1 3. Phương pháp nghiên cứu………………………………………………………...2 4. Các bước thực hiện………………………………………………………………2 5. Kế hoạch nghiên cứu…………………………………………………………….2CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM FLUENT 6.3 VÀ GAMBIT 2.3……….31.1GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM……………………………...3 1.1.1 Giới thiệu về phần mềm Fluent 6.3………………………………………...3 1.1.2 Giới thiệu phần mềm Gambit 2.3…………………………………………..51.2 GIỚI THIỆU CÁC NHÓM PHẦN TỬ TRONG PHẦN MỀM…………….7 1.2.1 Giới thiệu các nhóm phần tử trong GAMBIT 2.3………………………….7 1.2.2 Giới thiệu các nhóm phần tử trong FLUENT 6.3…………………………13CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ PHỎNG………………………… 21 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ PHỎNG.....................21 2.1.1 Sơ đồ khối của phương pháp mô phỏng......................................................21 2.1.2 Cơ sở lý thuyết của phương pháp mô phỏng...............................................21 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHIA LƯỚI VÀ ĐIỀU KIỆN TÍNH TOÁN...........25 2.2.1 Cơ sở lý thuyết chia lưới.............................................................................25 2.2.2 Điều kiện tính toán......................................................................................26CHƯƠNG 3: TRÌNH TỰ MÔ PHỎNG VÀ XUẤT KẾT QUẢ.............................27 3. TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC TRONG GAMBIT 2.3 VÀ FLUENT 6.3..................27 3.1 Vẽ mô hình và tạo lưới trong GAMBIT 2.3......................................................27 3.1.1 Vẽ mô hình.................................................................................................27 3.1.2 Tạo lưới cho mô hình.................................................................................30 3.2 Các bước để mô phỏng trong FLUENT 6.3.....................................................33 4. NHẬN XÉT VỀ PHẦN MỀM FLUENT 6.3 VÀ GAMBIT 2.3……………….49 5. HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI………………………………………….50LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, công nghiệp ô tô đã có những sự thay đổi lớn lao. Đặc biệt là động cơ, từ chỗ phun xăng bằng bộ chế hòa khí cho đến phun xăng điện tử, từ chỗ nhiên liệu sử dụng là xăng và diezel cho đến những nhiên liệu mới như biogas, hidro, hỗn hợp hidrocacbon nhẹ (propan và butan)…Những thay đổi trên nhằm tăng công suất động cơ, giảm tiêu hao nhiên liệu, giảm độ độc hại của khí thải, tìm nguồn nhiên liệu mới thay thế cho nguồn nhiên liệu sắp bị cạn kiệt… Để có những sự thay đổi như vậy những kĩ sư, những nhà khoa học luôn tìm cách tính toán hình dáng, cấu tạo các chi tiết của động cơ sao cho tối ưu nhất. Việc tính toán thiết kế cần phải có những phần mềm mô phỏng để nâng cao hiệu suất và hiệu quả trong công việc. Một trong những phần mềm đáp ứng được những yêu cầu trên là phần mềm mô phỏng Fluent. Phần mềm có thể mô phỏng 2D, 3D dòng chảy trong ống áp lực, sự hòa trộn hỗn hợp trong đường ống phân phối, mô phỏng dòng khí chuyển động trong xe của hệ thống điều hòa…Và đặt biệt Fluent tương đối dễ sử dụng. Trong đề tài này chúng tôi nghiên cứu về chức năng và mô tả các nút lệnh của phần mềm Fluent và phần mềm đồ họa Gambit (phần mềm xây dựng mô hình hình học và tạo lưới của Fluent ) để cho những người mới bắt đầu nghiên cứu về phần mềm có thể tìm hiểu một cách dễ dàng. Một ví dụ mô phỏng 2D về sự hòa trộn của biogas và không khí trong một đường ống phân phối, ví dụ này xuất kết quả là sự mô phỏng vận tốc, nhiệt độ, áp suất, mật độ trong đường ống, từ đó ta có thể thiết kế cấu tạo đường ống phân phối sao cho tối ưu nhất. Đề tài là những kiến thức cơ bản về phần mềm mô phỏng Fluent .Vì vậy việc ứng dụng đề tài này là rất hữu ích làm nền tảng kiến thức ban đầu cho những sinh viên,những kĩ sư tính toán thiết kế các chi tiết của động cơ bằng phần mềm mô phỏng Fluent. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Long Giang Khoa Cơ Khí Động Lực Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã tận tình giúp đỡ nhóm trong quá trình nghiên cứu. Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy (cô) và bạn đọc.MỞ ĐẦU1.Lý do chọn đề tài : Theo chủ trương mới của Nhà nước về nâng cao chất lượng giáo dục, đổi mới phương pháp dạy và học. Việc giảng dạy cần có những hình ảnh minh họa, để tăng khả năng truyền đạt và kích thích tính tự học của sinh viên. Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM luôn chú trọng đến việc trang bị ngoài các thiết bị máy móc, còn có nhiều phần mềm khác... để có thể giúp sinh viên hiểu rõ, phát huy tính sáng tạo, sự đam mê nghiên cứu khoa học của giáo viên và sinh viên trong trường Ngày nay với việc mô phỏng sự chuyển động các dòng khí, sự hòa trộn hỗn hợp…là sự quan tâm rất lớn của khoa Cơ Khí Động Lực đặc biệt là bộ mô Động Cơ. Tuy cũng có nhiều phần mềm có thể mô phỏng được, nhưng tất cả các phần mềm đó chưa thật sự đem lại hiệu quả, cũng như sự đa dạng và phong phú Xuất phát từ những yêu cầu đó, đề tài “ Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm Fluent trong tính toán mô phỏng động cơ ” đã được thực hiện. Nhằm giúp cho sinh viên có thể quan sát hình ảnh trực quan, và đặc biệt sinh động hơn đối với mô phỏng dạng 3D.2.Mục tiêu, nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu: Mục tiêu nghiên cứu: Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi để khơi dậy niềm đam mê nghiên cứu cho các bạn sinh viên.Giúp cho sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài học thực hành.Sinh viên có điều kiện quan sát hình ảnh một cách trực quanGóp phần hiện đại hóa phương pháp dạy học trong giáo dụcđào tạo. Nhiệm vụ:Nghiên cứu phần mềm Gambit 2.3 và Fluent 6.3Vẽ mô hình cần mô phỏng trong Gambit 2.3Tiến hành mô phỏng trong Fluent 6.3 Phạm vi nghiên cứu:Đề tài chỉ mô phỏng quá trình hòa trộn Biogas và không khí ở dạng 2D3.Phương pháp nghiên cứu : Để đề tài được hoàn thành chúng tôi đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu. Trong đó đặc biệt là phương pháp tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin liên quan và học hỏi từ thầy hướng dẫn...từ đó tìm ra các ý tưởng mới để hoàn thành đề tài. Song song với nó, chúng tôi còn kết hợp cả phương pháp quan sát để hình ảnh mô phỏng được chính xác hơn. 4. Các bước thực hiện:Tham khảo tài liệuNghiên cứu chức năng và nhiệm vụ các thanh công cụ của Gambit 2.3 và Fluent 6.3Vẽ mô hình trong GambitChia lưới trong GambitĐặt các điều kiện bài toán trong FluentXuất kết quả mô phỏng5.Kế hoạch nghiên cứu: Đề tài được thực hiện trong 10 tuần, các công việc được bố trí như sau: Giai đoạn 1: Gồm 7 tuầnThu thập tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng, mục tiêu nghiên cứuVẽ mô hình, chia lưới và tiến hành mô phỏng Giai đoạn 2: Gồm 3 tuầnViết thuyết minhChỉnh sửa và hoàn thiện đề tài.Nghiên cứu phần mềm fluent 6.3 trong tính toán mô phỏng động cơ