ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN NGỌC PHƢƠNG

NGHIÊN CỨU GIẢM SỨC CẢN KHÍ ĐỘNG CHO Ơ TƠ ĐIỆN
BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN DỊNG CHẢY

Nghành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 8520116

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Đà Nẵng – Năm 2022


Cơng trình được hồn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. Phan Thành Long
2. PGS.TS. Phạm Quốc Thái

Phản biện 1: TS. Nguyễn Quang Trung
Phản biện 2: TS. Nguyễn Minh Tiến

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc
sĩ (ghi ngành của học vị được công nhận) họp tại Trường Đại học Bách
khoa vào ngày 5 tháng 4 năm 2022

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

 Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách
khoa
 Thư viện Khoa Cơ Khí Giao Thơng, Trường Đại học Bách khoa
- ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ơ nhiễm mơi trường và biến đổi khí hậu đang là một trong các thách
thức lớn nhất mà nhân loại đang đối mặt. Để giải quyết vấn đề này, một
trong các biện pháp đang được nghiên cứu và áp dụng nhiều nhất là cắt
giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch, thay thế bằng các
nguồn nhiên liệu sạch, nhiên liệu tái tạo. Trong lĩnh vực giao thông vận
tải, để giải quyết bài tốn ơ nhiễm mơi trường này, địi hỏi các phương
tiện phải giảm lượng tiêu hao nhiên liệu hoặc phải chuyển sang một nguồn
nhiên liệu khác, thay thế cho nhiên liệu hóa thạch, ví dụ như ơ tơ điện.
Điều này có ý nghĩa rất quan trọng, vì các phương tiện giao thơng vận tải
là ngun nhân gây ra ¼ lượng khí nhà kính cũng như là nguồn gốc chính
của việc ơ nhiễm mơi trường khơng khí trong các thành phố.
Ngày nay, việc phát triển và sử dụng ô tô điện đang ngày càng trở
nên phổ biến, dần dần thay thế ô tô truyền thống, đặc biệt là tại các nước
phát triển. Tuy nhiên, một trong các vấn đề cần khắc phục để ô tô điện
được sử dụng rộng rãi hơn, đó là việc kéo dài quãng đường di chuyển của
xe sau mỗi lần sạc. Điều này được thực hiện chủ yếu thông qua việc nghiên
cứu, cải thiện chất lượng của pin.
Ngồi ra, việc giảm lực cản khí động của xe cũng giúp giảm năng lượng
tiêu thụ, từ đó nâng cao quãng đường di chuyển của xe sau một lần sạc.
Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi xe chuyển động với tốc độ nhanh, lúc đó
lực cản khí động đóng vai trị là lực cản chủ yếu của xe. Chính vì vậy,

việc giảm lực cản khí động của xe ô tô điện là một trong những vấn đề rất
quan trọng, được các nhà nghiên cứu, các hãng xe quan tâm, đặc biệt là
các hãng xe điện.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


2
Việc giảm lực cản khí động của ơ tơ thường được thực hiện thơng
qua việc tối ưu hóa hình dáng khí động của xe. Điều này được thể hiện
thơng qua việc hình dáng của các dịng xe thay đổi dần theo thời gian,
đồng thời hệ số cản của xe giảm dần. Tuy nhiên, việc giảm lực cản theo
phương pháp này diễn ra tương đối chậm, hệ số cản của các dịng xe chỉ
thay đổi tương đối ít, vì hình dáng của xe còn phụ thuộc vào yêu cầu thẩm
mỹ và tính tiện nghi của khách hàng. Một phương pháp khác giúp giảm
lực cản khí động là điều khiển dịng chảy qua xe bằng cách lắp thêm một
số chi tiết nhỏ ở phía trước hoặc sau xe, hoặc lắp các bộ phun khí để tác
động với dịng khơng khí chuyển động qua xe, từ đó giảm vùng vệt hút
phía sau xe và giúp giảm lực cản khí động của xe. Các phương pháp điều
khiển dịng chảy này khơng làm thay đổi quá nhiều hình dạng xe, dễ thực
hiện trong thực tế để giúp giảm lực cản khí động của xe.
Chính vì vậy, tôi lựa chọn đề tài: Nghiên cứu giảm sức cản khí
động cho ơ tơ điện bằng phương pháp điều khiển dịng chảy. Trong
đó, dịng chảy qua xe được thay đổi để làm giảm sức cản khí động cho xe,
thơng qua các chi tiết lắp thêm trên xe. Điều này có ý nghĩa lớn với các ơ
tơ điện, giúp tăng hành trình di chuyển cho ơ tơ điện sau mỗi lần sạc, góp
phần giúp ơ tơ điện ngày càng được sử dụng phổ biến hơn, thay thế các
loại ô tô truyền thống.

2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu thành cơng việc giảm sức cản khí
động cho ơ tơ điện bằng cách điều chỉnh dịng chảy qua xe thông qua việc
lắp thêm một số bộ phận, chi tiết nhỏ trên xe
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các phương pháp giảm sức khí
động, dự kiến lắp trên xe ô tô điện, nhằm giảm lực cản khí động của xe.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


3
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là các thiết bị điều chỉnh dòng chảy,
cụ thể là các bộ tạo xốy (vortex generator), lắp trên xe ơ tơ điện (mẫu xe
Nissan Leaf) nhằm giúp giảm lực cản khí động khoảng 5-10 % so với xe
không được trang bị.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng phương pháp tính tốn động lực học chất lỏng (CFD)
để đánh giá các tính chất khí động học của dịng chảy bao quanh xe khảo
sát, từ đó xác định hệ số cản của xe, trong hai trường hợp có trang bị và
khơng trang bị các bộ điều khiển dịng chảy. Các kết quả mơ phỏng này
sau đó được kiểm tra trên mơ hình thu nhỏ của xe trong ống khí động.
5. Bố cục đề tài
Chương 1: Tổng quan về khí động học xe ơ tơ và ơ tơ điện
-

Tổng quan về khí động học xe ô tô


-

Các yếu tố ảnh hưởng đến khí động học xe ơ tơ

-

Khí động học xe ơ tơ điện

Chương 2: Giới thiệu về các phương pháp giảm sức cản khí động
của xe ơ tơ
-

Giảm lực cản khí động bằng tối ưu hóa hình dạng xe

-

Giảm lực cản khí động bằng phương pháp điều khiển

dịng chảy bị động
-

Giảm lực cản khí động bằng phương pháp điều khiển

dòng chảy chủ động
Chương 3: Đánh giá các phương án giảm lực cản khí động cho xe
bằng phương pháp số
-

Giới thiệu về phương pháp CFD và phần mềm Ansys


-

Đánh giá đặc tính khí động của xe

Fluent

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


4
-

Đánh giá đặc tính khí động của xe trong trường hợp có

trang bị bộ tạo xốy
Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm các phương án giảm sức cản
khí động cho xe
-

Giới thiệu về ống khí động và các thiết bị thí nghiệm

-

Đánh giá tình hình khí động của mơ hình xe ngun bản

-

Đánh giá tình hình khí động của mơ hình xe trong trường


hợp có trang bị thêm bộ tạo xốy.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển của đề tài
-

Kết luận

-

Hướng phát triển của đề tài

6. Tổng quan tài liệu nghiên cứu
[1]. P. N. Selvaraju and K. M. Parammasivam, “Empirical and
Numerical Analysis of Aerodynamic Drag on a Typical SUV Car Model
at Different Locations of Vortex Generator”, Journal of Applied Fluid
Mechanics, Vol. 12, No. 5, pp. 1487-1496, 2019.
[2]. Englar. R. J, “Improved pneumatic aerodynamics for drag
reduction, fuel economy, safety and stability increase for heavy vehicles”,
SAE 2005 Commercial Vehicle Engineering, Congress and Exhibition,
SAE Paper 2005-01-3627, Chicago, Illinois, USA
[3]. McNally. J, Fernandez. E, Robertson. G, Kumar. R,
Kunihiko. T, “Drag reduction on a flat-back ground vehicle with active
flow

control”,

Wind

Engineering


and

Industrial
Aerodynamics, Vol. 145, 2015, pp 292 – 303.
[4]. Hui. Z, Hu. X, Guo. P, Wang. Z and Wang. J, “Separation
Flow Control of a Generic Ground Vehicle Using an
SDBD Plasma Actuator”, Energies, Vol. 12, 2019, pp 3805.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


5
[5]. Bassem Nashaat Zakher, Mostafa El-Hadary, Andrew
Nabil Aziz, “The Effect of Vortex Generators on Aerodynamics for Sedan
Cars“, CFD Letters 11, Issue 6, 2019, pp 1-17.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


6
NỘI DUNG CUỐN LUẬN VĂN
Chương 1: Tổng quan về khí động học xe ô tô và ô tô điện
1.1. Tổng quan về khí động học xe ơ tơ
1.1.1. Lực cản khí động lực học đối với ơ tơ.
1.1.2. Phân tích các thành phần của lực cản khí động học
1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khí động học xe ơ tơ

1.2.1. Trường dịng chảy qua các vật thể có hình dạng khí động học
xấu
1.2.2. Vùng chảy rối
1.2.3. Các xốy dọc
1.3. Khí động học xe ơ tơ điện
1.3.1. Cấu tạo chung của ơ tơ điện
1.3.2. Khí động học xe điện
Kết luận chương 1
Khí động xứng đáng là một trong những cơng nghệ quan trọng nhất
giúp tăng tốc độ và giảm lực cản cũng như lực nâng cho dòng xe hơi hiện
đại.
Hiệu suất khí động của xe được quyết định bởi hệ số cản (Cd). Về
mặt lý thuyết, hệ số cản Cd của đĩa phẳng hình trịn là 1.0. Tuy nhiên, sau
khi bổ sung thêm tác động gió xốy xung quanh gờ thì con số này tăng
lên thành 1,2. Vật có hình dạng giọt nước ln sở hữu hiệu suất khí động
lớn nhất với Cd ở mức 0,05. Trên thực tế, chúng ta khơng thể sản xuất
một chiếc xe theo hình giọt nước nên Cd của dịng xế hiện đại điển hình
hiện nay chỉ dừng ở 0,30.
Bên cạnh việc vẫn phải đảm bảo những công dụng thiết yếu của ô
tô như vận tải hàng hóa, vận chuyển hành khách … thì hình dáng bên
ngồi ơ tơ vẫn phải đảm bảo để hệ số cản phù hợp với chức năng của loại

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


7
ơ tơ đó. Trong chương này chúng ta nhận thấy hình dáng bên ngồi của ơ
tơ có vai trị rất quan trọng đối với việc giảm hệ số cản Cd hình dáng phía

trước, và đặc biệt là phía sau ơ tơ. Các vùng xốy được hình thành phía
sau ơ tơ sẽ gây ra lực cản lớn đối với ô tô, do đó chỉ một thay đổi nhỏ phía
sau xe thì hệ số cản của xe cũng đã thay đổi nhiều. Ngồi ra hệ số cản phụ
thuộc vào động bóng của bề mặt và các góc cạnh của ơ tơ.
Trong chương này chúng ta cũng đã tìm hiểu kết cấu ơ tơ điện, hình
dáng ơ tơ điện, chúng ta nhận thấy hình dáng ơ tơ điện cũng tn theo các
quy tắc thiết kế như ơ tơ truyền thống để có được hệ số cản khí động học
là nhỏ nhất. Do đó những nghiên cứu thành cơng về khí động học đối với
ô tô truyền thống đều được ứng dụng cho xe điện. Vì vậy, nếu cải thiện
được hình dạng khí động học của ô tô điện sẽ giảm thiểu lực cản khí động
của nó thì có thể tiết kiệm năng lượng rất lớn, đồng thời nâng cao tuổi thọ
của Pin, nâng cao quãng đường xe chạy sau mỗi lần sạc đầy.
Chƣơng 2: Giới thiệu về các phƣơng pháp giảm sức cản khí động
của xe ơ tơ
2.1. Giảm lực cản khí động bằng tối ưu hóa hình dạng xe
2.1.1. Cánh đi
2.1.2. Cánh gầm
2.1.3. Gầm xe trơn nhẵn
2.1.4. Hiệu ứng mặt đường
2.2. Giảm lực cản khí động bằng phương pháp điều khiển dịng chảy bị
động
2.3. Giảm lực cản khí động bằng phương pháp điều khiển dòng chảy chủ
động
2.3.1. Điều khiển dòng chảy chủ động sử dụng bộ dao động chất lỏng
(Fluid Oscillator)

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ



8
2.3.2. Điều khiển dòng chảy chủ động với lực hút:
2.3.3. Điều khiển dòng chảy chủ động sử dụng thiết bị tạo tia tổng hợp
(Synthetic jet)
Kết luận chương 2
Vấn đề giảm lực cản khí động, mặc dù đã được nghiên cứu từ hàng
chục năm nay, vẫn đang tiếp tục là mối quan tâm hàng đầu với mục đích
chính là giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Hầu hết các cơng trình nghiên cứu
về giảm lực cản khí động đều nhấn mạnh việc giảm kích thước vùng xốy
đi xe, vì đây là nơi sinh ra lực cản lớn nhất. Các giải pháp chính vẫn là
tạo các góc nghiêng của mặt sau và 2 mặt bên cùng với các bán kính cong
giữa các mặt hợp lý
Để giảm sức cản Cd của ô tô đặc biệt là ơ tơ điện thì có rất nhiều
phương pháp khác nhau như tối ưu hình dáng của xe tuy nhiên điều này
khó có thể áp dụng triệt để do nó ảnh hưởng đến khơng gian bên trong của
hành khách.
Một vài phương pháp điều khiển dòng chảy chủ động và bị động
không ảnh hưởng đến không gian bên trong của xe, nhưng vẫn cải thiện
được hệ số cản Cd của ô tô. Các phương pháp này làm giảm vùng xoáy
lốc phía sau xe ơ tơ điều này sẽ làm giảm hệ số cản của xe ô tô.
Trong các phương pháp giảm lực cản bằng cách điều khiển dòng
chảy, việc sử dụng bộ tạo xốy có nhiều lợi thế, đặc biệt là kết cấu đơn
giản và đã được chứng minh qua nhiều nghiên cứu trong thực tế. Chính vì
vậy, trong luận văn này, việc giảm lực cản cho ô tô điện sẽ được thực hiện
bằng cách sử dụng bộ tạo xoáy. Việc nghiên cứu được thực hiện thông
qua phương pháp mô phỏng số (Chương 3) và thực nghiệm trong hầm gió
(Chương 4), để đánh giá vị trí bộ tạo xốy tối ưu trên xe, cũng như đặc
tính khí động của dịng chảy qua xe..


THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


9
Chƣơng 3: Đánh giá các phƣơng án giảm lực cản khí động cho xe
bằng phƣơng pháp số
3.1. Phương pháp tính tốn động học lưu chất – CFD
3.2. Những phương trình cơ bản của phương pháp tính tốn động học lưu
chất – CFD
3.2.1. Phương trình chủ đạo cho động lực học chất lỏng
3.2.2. Lớp biên
3.3. Ưu điểm và hạn chế của phương pháp tính tốn động học lưu chất –
CFD
3.3.1. Ưu điểm của phương pháp CFD
3.3.2. Hạn chế của phương pháp CFD
3.4. Trình tự giải bài tốn động học lưu chất – CFD
3.5. Giới thiệu về phần mềm Ansys Fluent
3.5.1. Các ứng dụng và khả năng giải quyết bài toán của Ansys
Fluent
3.5.2. Nguyên lý giải quyết trong phần mềm ANSYS Fluent
3.5.3. Các mơ hình rối sử dụng trong phần mềm Ansys Fluent
3.5.4. Các bộ giải sẵn có trong Ansys Fluent
3.5.5. Các thuật tốn và phương pháp nội suy trong Fluent
3.6. Mơ phỏng đặc tính khí động học của xe tham chiếu bằng phương pháp
CFD
3.6.1. Mơ hình xe tham chiếu
3.6.2. Xác định vùng khơng gian mơ phỏng
3.6.3. Xây dựng mơ hình lưới mô phỏng

3.6.4. Thiết lập các thông số mô phỏng:
3.6.5. Đánh giá sự độc lập của kết quả vào lưới
3.6.6. Kết quả quá trình nghiên cứu Mesh Independent

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


10
3.6.7. Kết quả mơ phỏng khí động học ơ tơ Nissan Leaf
3.7. Nghiên cứu giảm sức cản khí động của xe bằng bộ tạo xoáy
3.7.1. Bộ tạo xoáy VG
3.7.2. Nghiên cứu lớp biên trên mơ hình Nissan Leaf
3.7.3. Thiết kế bộ tạo xốy VG
3.7.4. Mơ phỏng đặc tính khí động của xe khi trang bị bộ tạo xoáy
3.7.5. Kết luận kết quả nghiên cứu bộ tạo xoáy.
Kết luận chương 3
Đây là chương quan trọng nhất của luận văn. Trong chương này
chúng ta đi tìm hiểu cách thiết kế bộ tạo xốy để giảm hệ số cản của ơ tơ
điện (ứng dụng là ô tô điện Nissan Leaf). Để nghiên cứu được thuận lợi
trong chương 3 giới thiệu phương pháp số để mơ phỏng các kết quả thiết
kế để tìm ra được phương án thiết kế tối ưu, làm giảm sức cản gió của ơ
tơ là lớn nhất.
Trong chương 3 giới thiệu phương pháp tính tốn động lực học lưu
chất (CFD). Dựa trên những phương trình cơ bản của động học chất lưu
như phương trình chủ đạo của động học chất lỏng, ưu nhược điểm của
phương pháp động học lưu chất. Để giải bài toán vi phân phức tạp ta sử
dụng phần mềm ANSYS FLUENT để tính tốn sau đó phần mềm sẽ mơ
phỏng kết quả nghiên cứu bằng hình ảnh trực quan, chúng ta có thể dễ

dàng quan sát và đưa ra kết luận của việc nghiên cứu là hiệu quả hay
không hiệu quả. Và từ những kết quả chạy phần mềm tính tốn ta tiến
hành làm mơ hình và thử trong phịng thí nghiệm và so sánh kết quả thực
tế với thí nghiệm để đưa ra một kết quả chính xác nhất.
Một số kết quả đạt được của chương 3:
3.6.3. Thiết kế bộ tạo xoáy VG

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


11
Với cách thiết kế “submerged trapezoidal VG”, bộ tạo xoáy nằm
ngập trong lớp biên, nên ta chọn thiết kế cạnh thứ hai (cao hơn) của bộ tạo
xoáy bằng với chiều dày lớp biên. Vậy ta có h2 = δ = 2.47 [mm].

Hình 3.21: Kích thước của bộ tạo xốy VG Sau khi xem
xét chiều dày lớp biên tại từng tọa độ x/L trên thân xe, ta thấy ở phần đuôi
xe chiều dày lớp biên đều lớn hơn 1 [mm], bên cạnh đó cạnh thứ nhất của
bộ tạo xốy VG phải thấp hơn cạnh thứ hai h2 = 2.47 [mm]. Nên ta chọn
chiều cao của cạnh thứ nhất h1 = 1 [mm].
Về phần chiều dài l và bề rộng b ta căn cứ vào kích thước của mơ
hình để chọn, với kích thước mơ hình khá nhỏ Lmơ hình = 329 [mm] và
bề rộng mơ hình Bmơ hình = 133 [mm], vì thế ta chọn chiều dài của bộ
tạo xốy lvg = 6 [mm] và bề rộng bvg = 4 [mm] để thuận tiện cho việc bố
trí và điều chỉnh sau này.
Cịn về bề dày của bộ tạo xốy ta chọn t = 0,1 [mm] phụ thuộc vào
vật liệu chế tạo đáp ứng đủ độ cứng vững mà vẫn có được độ mỏng cần
thiết.

3.6.5. Kết luận kết quả nghiên cứu bộ tạo xốy.
Phân tích dịng chảy của khơng khí qua xe trong trường hợp sử dụng
bộ tạo xoáy VG

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


12

Hình 3.30:Kết quả phân bố áp suất trên thân xe khi sử dụng bộ tạo
xốy

Hình 3.31:Kết quả phân bố vận tốc bao quanh xe khi sử dụng bộ
tạo xoáy

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


13

Hình 3.32: Kết quả phân tích đường dịng chảy quanh xe khi sử
dụng bộ tạo xoáy
Sau khi nghiên cứu vai trị của bộ tạo xốy đối với mơ hình ơ tơ ta
có những nhận xét sau:
Bộ tạo xốy được thiết kế phụ thuộc vào kiểu dáng, kích thước của
từng loại ơ tơ khác nhau

Vị trí, khoảng cách và góc lệch của bộ tạo xốy được đặt trên xe có
vai trị rất quan trọng đối với việc giảm hệ số cản của ơ tơ mỗi vị trí,
khoảng cách, góc lệch cho ra hệ số cản khác nhau. Do đó để xác định
chính xác các thơng số ngày thì người thiết kế cần phải có một lượng thời
gian để tính tốn, mơ phỏng tìm ra được vị trí tối ưu của bộ tạo xốy
Đối với mơ hình xe Nissan Leaf sau khi nghiên cứu, xác định được
kích thước bộ tạo xốy và các vị trí, góc lệch của bộ tạo xốy và khoảng
cách các bộ tạo xốy thì qua hình ảnh mơ phỏng (hình 3.30 đến hình 3.32)
so với kết quả mơ phỏng của mơ hình Nissan
Leaf khi khơng sử dụng bộ tạo xốy (hình 3.16 đến hình 3.18) thì kết quả
rất khả quan vùng xốy sau ơ tơ giảm hẳn, phân bổ áp suất phía sau xe

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


14
cũng nhỏ hơn. Kết quả mô phỏng trên phần mềm ansys thì hệ số cản của
ơ tơ mơ hình đã giảm được 12,9% (y/L = 0.18, x=12.5 mm;

= 12.5o)

Chƣơng 4: Nghiên cứu thực nghiệm các phƣơng án giảm sức cản
khí động cho xe
4.1. Giới thiệu về ống khí động và các thiết bị thí nghiệm
4.1.1. Buồng thử
4.1.2. Ống phân kì
4.1.3. Ống chuyển hướng
4.1.4. Quạt

4.1.5. Buồng ổn định
4.1.6. Nón phễu
4.2. Đánh giá đặc tính khí động của xe nguyên bản
4.3. Đánh giá đặc tính khí động của xe trong trường hợp có trang bị bộ tạo
xốy
Kết luận chương 4:
Từ kết quả của phần mềm mơ phỏng khí động lực học CFD trong
chương 3, với chương 4 thì đây là chương có vai trị rất quan trọng đối với
việc nghiên cứu đó là ta tiến hành thử nghiệm trên mơ hình xe Nissan Leaf
với tỷ lệ thu nhỏ 1:12. Dựa trên thiết bị ống khí động để thí nghiệm sức
cản gió của ô tô thuộc Khoa Cơ khí Giao thông trường Đại học Bách khoa
Đà Nẵng. Các bước thí nghiệm
Bước 1: In 3D mơ hình xe thu nhỏ Nissan Leaf đã được mô phỏng
chạy trong phần mềm ANSYS
Bước 2: Tiến hành đo lực cản khơng khí do giá đỡ (đồ gá) ơ tơ mơ
hình gây ra trong đường ống khí động khi khơng có mơ hình xe.
Phương pháp đo là đo 3 lần và lấy trung bình. Kết quả lực cản do đồ gá
gây ra là 0,571 (N)

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


15
Bước 3: Tiến hành đo lực cản khơng khí của mơ hình ơ tơ (khi
khơng có bộ tạo xốy) lúc lắp trên giá đỡ. Tương tự ta đo 3 lần lực cản,
mỗi lần trừ đi lực cản trung bình của đồ gá. Áp dụng cơng thức

Trong đó:

FD - Lực cản khí động của xe sau khi đã trừ lực cản do đồ gá gây ra
[N].
L

- Khối lượng riêng khơng khí [kg m3],

L

= 1,25 [kg/m3]. v∞ -

Vận tốc chuyển động của dịng khơng khí hoặc của xe
v∞=20,2 [m/s].
A - Diện tích mặt cắt ngang của xe, A=0,0141 [m2].
CD - Hệ số cản khí động của ơ tơ
Kết quả hệ số cản trung bình của mơ hình xe khi khơng có bộ tạo
xoáy là : Cd = 0,317
Bước 4: Ta lặp lại đo như ở bước 3, tuy nhiên mơ hình có gắn thêm
bộ tạo xốy với kích thước đã được nghiên cứu như ở chương 3
Kết quả: Hệ số cản không khí do mơ hình có bộ tạo xốy gây ra là
0,29
Vậy khi có bộ tạo xốy hệ số cản của ô tô giảm được 8,5%.
Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển của đề tài
5.1. Kết luận
Từ kết quả nghiên cứu khí động lực học đối với ơ tơ dựa trên phần
mềm mơ phỏng khí động lực học (CFD) và thực hiện thí nghiệm thực tế
trên mơ hình xe Nissan Leaf. Kết quả thí nghiệm cho thấy bộ tạo xốy
giúp xe giảm được 8,5% hệ số cản khí động lực học cho xe. Điều này đặc
biệt có ý nghĩa khi xe thí nghiệm là xe điện do đó góp phần kéo dài quãng

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.


Lưu hành nội bộ


16
đường xe chạy, như vậy đã gián tiếp góp phần cải thiện ô nhiễm môi
trường.
5.2. Hướng phát triển của đề tài
Do thời gian nghiên cứu thực hiện đề tài trong hồn cảnh rất khó
khăn, tình hình dịch bệnh do covid diễn biến phức tạp, khó khăn trong
việc đi lại để thực hiện nhiệm vụ được giao. Chính điều đó phần nào ảnh
hưởng đến tiến độ, thời gian thực hiện đề tài.
Nếu trong thời gian tới đề tài tiếp tục được nghiên cứu sẽ nghiên
cứu thực nghiệm nhiều trường hợp lắp đặt bộ tạo xốy khác nhau để so
sánh với mơ phỏng, sử dụng thêm các phương pháp giảm sức cản khác, ví
dụ bằng phương pháp điều khiển dịng chảy chủ động như sử dụng bộ dao
động chất lỏng, bộ truyền động hút và thổi dao động; điều khiển dòng
chảy chủ động với lực hút; điều khiển dòng chảy chủ động sử dụng thiết
bị tạo tia tổng hợp….để việc cải thiện hệ số cản trên ơ tơ điện sẽ có nhiều
kết quả khả quan hơn.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ