CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN THIẾT BỊ LẶN KHÔNG NGƯỜI LÁI .2 Tình hình nghiên cứu ở trong và ngoài nước .1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài .2 Tình hình nghiên cứu trong nước.3 Phạm vi ứng dụng của đề tài .4 Mục tiêu đề tài .5 Đối tượng và mục đích nghiên cứu .6 Phương pháp và quy trình nghiên cứu .7 Cấu trúc luận văn. THỦY ĐỘNG LỰC HỌC THIẾT BỊ LẶN KHÔNG NGƯỜI LÁI .1 Các giả thiết xây dựng mô hình thủy động lực học của ROV .2 Thiết lập hệ phương trình vi phân thủy động lực học của ROV .3 Các phương trình lực cản tác động lên ROV. PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG SỐ .1 Phương pháp CFD và các lý thuyết dòng chảy .1 Tổng quan phương pháp CFD (Computational Fluid Dynamics) .2 Hệ phương trình Navier – Stockes .3 Hệ phương trình Reynolds Navier – Stokes trong tính toán thủy lực động lực học chất lỏng .4 Các mô hình rối .5 Tổng quan về lý thuyết lớp biên .6 Tổng quan và hạn chế mô hình VOF (Volume Fraction Fluid) 19 3.7 Open Channel Flow .8 Điều kiện biên của “Open Channel Wave”.
ẢNH HƯỞNG CỦA HÌNH DÁNG ROV ĐẾN LỰC CẢN.1 Thông số thiết bị lặn không người lái .1 Mô phỏng số tính toán lực cản thiết bị không người lái ROV.2 Chia lưới mô hình .3 Thiết lập điều kiện biên .2 Kết quả tính toán mô phỏng ROV .1 Trường hợp ROV gốc (M) .2 Trường hợp ROV giảm bán kính ngang 5% (M1) .3 Trường hợp ROV giảm bán kính ngang 10% (M2) .4 Trường hợp ROV tăng bán kính ngang 5% (M3) .5 Trường hợp ROV tăng bán kính ngang 10% (M4) .3 Tổng lực cản tác dụng lên ROV khi thay đổi hình dáng.1 ROV hoạt động ở chế độ bơi nổi cách mặt nước 5 cm .2 ROV hoạt động ở chế độ bơi ngầm cách mặt nước 30 m .3 ROV hoạt động ở chế độ bơi ngầm cách mặt nước 20 cm. 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 55 DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1: Các loại UUVs chính. 1 Hình 2: Phương tiện ngầm tự hành SPURV.
2 Hình 3: Ngư lôi “Fish”. 2 Hình 4: Ifremer L’Epaulard AUV. 4 Hình 6: SEAOTTER MKII. 4 Hình 8: Bản vẽ thiết bị lặn không người lái.
6 Hình 9: Mô hình 3D của ROV Hình 10: Sơ đồ cấu tạo của ROV. 8 Hình 11: Mô hình thủy động lực học của ROV. 8 Hình 12: Phép quay Roll – Pitch – Yaw ( quay quanh trục OZ, OY1, OX2). 9 Hình 13: Các vùng không gian định nghĩa dòng chảy.
18 Hình 14: Bản vẽ thiết bị lặng không người lái ROV. 22 Hình 15: Mô hình 3D của ROV Hình 16: Mô hình kết cấu trong thân ROV. 22 Hình 17: Các mặt cắt sau khi thay đổi hình dáng M-M1-M2-M3-M4. 22 Hình 18: Miền không gian tính toán – chế độ bơi nổi và bơi gần mặt nước.
23 Hình 19: Miền không gian tính toán – chế độ bơi ngầm 30m. 24 Hình 20: Mô hình lưới Hình 21: Chia lớp biên. 24 Hình 22: Đặt tên các mặt – miền tính toán chế độ bơi nổi và bơi gần mặt nước. 25 Hình 23: Đặt tên các mặt – miền tính toán chế độ bơi ngầm.
25 Hình 24: Chỉ số Y+ trên thân ROV. 27 Hình 25: Biểu đồ thể hiện giá trị lực cản. 27 Hình 26: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 27: Phân bố vận tốc – MCĐ. 28 Hình 28: Phân bố áp suất – MCN Hình 29: Phân bố vận tốc - MCN.
28 Hình 30: Hai pha lỏng, khí – MCĐ Hình 31: Hai pha lỏng, khí - MCN. 28 Hình 32: Phân bố áp suất trên thân ROV. 28 Hình 33: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N). 29 Hình 34: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 35: Phân bố vận tốc - MCN.
29 Hình 36: Phân bố áp suất – MCN Hình 37: Phân bố vận tốc - MCN. 30 Hình 38: Phân bố áp suất trên thân ROV. 30 Hình 39: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N). 31 Hình 40: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 41: Phân bố vận tốc - MCĐ.
31 Hình 42: Hai pha lỏng, khí – MCĐ Hình 43: Phân bố áp suất trên thân ROV. 31 Hình 44: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV. 32 Hình 45: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 46: Phân bố vận tốc - MCĐ. 32 Hình 47: Phân bố áp suất – MCN Hình 48: Phân bố vận tốc - MCN.
33 Hình 49: Hai pha lỏng, khí – MCĐ Hình 50: Hai pha lỏng, khí - MCN. 33 Hình 51: Phân bố áp suất trên thân ROV. 33 Hình 52: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV. 34 Hình 53: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 54: Phân bố vận tốc - MCĐ.
34 Hình 55: Phân bố áp suất – MCN Hình 56: Phân bố vận tốc - MCN. 34 Hình 57: Phân bố áp suất trên thân ROV. 35 Hình 58: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV. 35 Hình 59: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 60: Phân bố vận tốc - MCĐ.
36 Hình 61: Hai pha lỏng khí – MCĐ Hình 62: Áp suất phân bố trên thân ROV. 36 Hình 63: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV. 37 Hình 64: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 65: Phân bố vận tốc - MCĐ. 37 Hình 66: Phân bố áp suất – MCN Hình 67: Phân bố vận tốc - MCN.
37 Hình 68: Hai pha lỏng, khí – MCN Hình 69: Hai pha lỏng, khí - MCĐ. 38 Hình 70: Phân bố áp suất trên thân ROV. 38 Hình 71: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV. 39 Hình 72: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 73: Phân bố vận tốc - MCĐ.
39 Hình 74: Phân bố áp suất – MCN Hình 75: Phân bố vận tốc - MCN. 39 Hình 76: Áp suất trên thân ROV. 40 Hình 77: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV. 40 Hình 78: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 79: Phân bố vận tốc – MCĐ.
41 Hình 80: Hai pha lỏng, khí Hình 81: Phân bố áp suất trên thân ROV. 41 Hình 82: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV. 42 Hình 83: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 84: Phân bố vận tốc - MCĐ. 42 Hình 85: Phân bố áp suất – MCN Hình 86: Phân bố vận tốc – MCN.
42 Hình 87: Hai pha lỏng, khí – MCĐ Hình 88: Hai pha lỏng, khí – MCN. 43 Hình 89: Phân bố áp suất trên thân ROV. 43 Hình 90: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV. 44 Hình 91: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 92: Phân bố vận tốc – MCĐ.
44 Hình 93: Phân bố áp suất – MCN Hình 94: Phân bố vận tốc – MCN. 44 Hình 95: Phân bố áp suất trên thân ROV. 45 Hình 96: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV. 45 Hình 97: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 98: Phân bố vận tốc – MCN.
46 Hình 99: Hai pha lỏng, khí Hình 100: Áp suất trên thân ROV. 46 Hình 101: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV 47 Hình 102: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 103: Phân bố vận tốc – MCĐ. 47 Hình 104: Phân bố áp suất – MCN Hình 105: Phân bố vận tốc – MCN. 47 Hình 106: Hai pha lỏng, khí – MCĐ Hình 107: Hai pha lỏng, khí – MCN.
48 Hình 108: Phân bố áp suất trên thân ROV. 48 Hình 109: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV 48 Hình 110: Phân bố vận tốc – MCĐ Hình 111: Phân bố áp suất - MCĐ. 49 Hình 112: Phân bố vận tốc – MCĐ Hình 113: Phân bố áp suất - MCN. 49 Hình 114: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV 49 Hình 115: Phân bố áp suất – MCĐ Hình 116: Phân bố vận tốc - MCN.
50 Hình 117: Áp suất trên thân ROV Hình 118: Hai pha lỏng, khí. 50 Hình 119: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV 51 Hình 120: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV 52 Hình 121: Biểu đồ thể hiện các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng ROV 53 DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Bảng thông số ROV. 6 Bảng 2: Bảng giá trị lực cản (N). 27 Bảng 3: Bảng các giá trị lực cản (N).
29 Bảng 4: Bảng các giá trị lực cản (N). 30 Bảng 5: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV. 33 Bảng 6: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV. 35 Bảng 7: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV.
36 Bảng 8: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV. 38 Bảng 9: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV. 40 Bảng 10: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV. 41 Bảng 11: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV.
43 Bảng 12: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV. 45 Bảng 13: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV. 46 Bảng 14: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV. 48 Bảng 15: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV.
49 Bảng 16: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV. 51 Bảng 17: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV. 52 Bảng 18: Bảng các giá trị lực cản (N) khi thay đổi hình dáng của ROV. TỔNG QUAN THIẾT BỊ LẶN KHÔNG NGƯỜI LÁI 1.1 Đặt vấn đề Thiết bị lặn không người lái được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, với nhiều mục đích khác nhau.