MỞ ĐẦU 1.1 Sự cần thiết của nghiên cứu Việt Nam có địa hình và các thành phố chủ yếu nằm dọc theo bờ biển, các tuyến giao thông nội địa như đường bộ, đường sắt, đường hàng không đều đi theo hướng Bắc - Nam. Đường sắt hầu như không phát triển, chỉ có một đường ray khổ 1m, các đầu máy, toa xe và hệ thống đường ray rất cũ kĩ, năng lực vận chuyển hành khách chỉ đạt khoảng 5400 hành khách/ngày đêm. Hàng không tuy phát triển nhưng giá vé cao và còn có xu hướng tăng lên trong tương lai nên chủ yếu chỉ dành cho những hành khách có thu nhập cao hoặc những người đi công tác. Vận chuyện hành khách chủ yếu dựa vào các phương tiện vận chuyển đường bộ.
Khối lượng vận chuyển hành khách bằng đường bộ tăng liên tục trong nhiều năm với tốc độ khá cao. Các tuyến đường bộ được nâng cấp và mở rộng đáng kể. Theo ngành vận tải, thì vận chuyển hành khách bằng đường bộ trong năm 2012 chiếm tỉ trọng cao nhất(77,1%) và tăng với tốc độ cao nhất(12,1%). Đối với vận chuyển hành khách bằng đường bộ, thì vận chuyển hành khách đi đường dài chiếm tỉ lệ lớn.
Vận chuyển hành khách đường dài hiện nay khoảng 70.000 hành khách/ngày đêm, dự dự đoán năm 2020 sẽ là 120.000 hành khách/ngày đêm và sẽ tăng lên 156.000 hành khách/ngày đêm vào năm 2030. Đặc biệt vào các thời kì cao điểm như hè, tết, lễ thì nhu cầu sẽ tăng lên gấp 2 – 3 lần. Việc cần phải có một loại phương tiện vận chuyển hành khách đường dài Bắc – Nam để phục vụ số đông hành khách có thu nhập trung bình và thấp, thay thế cho tàu hỏa và máy bay là một nhu cầu cấp thiết của Việt Nam hiện tại và trong tương lai. Xe khách giường nằm như thực tiễn đã chứng minh và dự báo chiến lược sẽ là loại phương tiện chủ lực cho việc vận chuyển hành khách đường dài.
Với nhu cầu vận chuyển hành khách ngày càng tăng nhanh, đã có rất nhiều các công ty kinh doanh dịch vụ vận tải hành khách được thành lập. Rất nhiều dòng xe Nghiên cứu mô phỏng cải tiến ngoại thất và tuyến hình xe khách giường nằm Trang 2 khách giường nằm của các hãng xe khác nhau đã được sử dụng. Mỗi loại xe có những ưu nhược điểm riêng về sự tiện nghi, độ an toàn cũng như những thế mạnh về khí động lực học khác nhau. Thông qua nhu cầu sử dụng cao của các loại xe khách giường nằm, những điểm thiết kế quan trọng của xe đó là thiết kế ngoại thất và tuyến hình ngày càng bộc lộ rõ những khuyết điểm.
Những khuyết điểm này ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn của xe và hành khách khi lưu thông, hoặc ảnh hưởng đến tính kinh tế nhiên liệu của xe. Do đó, việc nghiên cứu, cải tiến thiết kế ngoại thất và tuyến hình của xe khách giường nằm là rất cần thiết.2 Tầm quan trọng của đề tài Việc nghiên cứu cải tiến ngoại thất và tuyến hình rất cần thiết trong việc cải thiện tính năng kinh tế, kỹ thuật của xe. Cải tiến ngoại thất giúp thiết kế, bố trí hình dáng bên ngoài của xe hợp lý hơn, nâng cao tính thẩm mỹ, tăng sự an toàn ngoại thất của xe. Tuyến hình xe làm thay đổi ảnh hưởng của dòng không khí tác dụng lên xe trong quá trình xe di chuyển.
Việc phân tích dòng không khí bên ngoài xe khách giường nằm rất quan trọng bởi vì lực cản khí động học sẽ tăng vọt khi xe di chuyển với tốc độ từ 65 km/h trở lên. Việc làm giảm càng nhiều lực cản thì sẽ tiết kiệm đáng kể lượng nhiên liệu tiêu thụ. Hơn nữa, các loại xe khách giường nằm được sử dụng chủ yếu cho việc vận chuyển hành khách đường dài, do đó sự tiêu hao nhiên liệu là vấn đề lớn đối với các nhà hoạt động trong lĩnh vực vận tải hành khách. Hệ số cản không khí của các xe khách giường nằm hiện nay khoảng 0,5 và được dự đoán sẽ ngày càng thấp hơn trong tương lai gần nhờ vào nhiều hơn các cải tiến trong nghiên cứu và thiết kế.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Thực hiện việc nghiên cứu mô phỏng cải tiến ngoại thất và tuyến hình xe khách giường nằm nhằm giúp thiết kế ra các mẫu xe khách giường nằm mới đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, hợp thời trang, đảm bảo tốt các yêu cầu về an toàn của ngoại thất, khả Nghiên cứu mô phỏng cải tiến ngoại thất và tuyến hình xe khách giường nằm Trang 3 năng được nhận biết từ xa để tăng tính an toàn khi vận hành.
Đồng thời mẫu xe mới có khả năng cải thiện tính năng khí động học của xe, qua đó giảm mức tiêu hao nhiên liệu và giảm lượng khí thải trong quá trình sử dụng.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Đối tượng nghiên cứu là xe khách giường nằm THACO HB120-ESL của tập đoàn ô tô Trường Hải Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu là nghiên cứu mô phỏng nhằm cải tiến thiết kế tuyến hình của xe khách giường nằm THACO HB120-ESL bằng phần mềm ANSYS FROTRAN- CFD 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.1 Phƣơng pháp thống kê, phân tích Bao gồm thu thập, phân tích, xử lý, tổng hợp các thông tin cần thiết từ các tài liệu sưu tầm được và từ các nghiên cứu liên quan. Phương pháp này được áp dụng trong suốt quá trình thực hiện đề tài.2 Phƣơng pháp tính toán lý thuyết và mô phỏng Tính toán lý thuyết và xây dựng mô hình mô phỏng lý thuyết với phần mềm CFD để phân tích các kết quả mô phỏng. Đây là phương pháp nghiên cứu chủ yếu xuyên suốt đề tài.3 Phƣơng pháp chuyên gia Đưa ý kiến đến hội đồng chuyên gia để nhận được các phân tích và nhận định có giá trị.6 Một số công trình nghiên cứu trƣớc đây 1.1 Ý nghĩa Việc tìm hiểu các nghiên cứu trước đây sẽ giúp đưa ra những thông tin nền tảng chi tiết dẫn đến nghiên cứu này.
Với việc xem lại các nghiên cứu trước đây, thật sự đã đưa ra một vài chỉ dẫn cho hướng nghiên cứu dựa trên các vấn đề hiện tại. Việc tìm Nghiên cứu mô phỏng cải tiến ngoại thất và tuyến hình xe khách giường nằm Trang 4 hiểu các nghiên cứu lý thuyết liên quan đến khí động học của xe như: hệ số cản, sự phân bố áp suất, sự hiển thị dòng chảy, phương pháp CFD… sẽ giúp nắm bắt và hiểu được các lý thuyết, điều này rất quan trọng trong việc giải thích các kết quả.2 Một số nghiên cứu trƣớc đây về khí động học của xe Có nhiều công trình nghiên cứu khí động học của các loại xe khách, xe thể thao đã được thực hiện với phần mềm CFD. Tuy nhiên, tác giả chỉ xem lại một số bài báo gần nhất để hiểu rõ hơn những thành tựu đã đạt được trong việc nghiên cứu khí động học của xe, cũng như sự phát triển hiện nay của việc ứng dụng phần mềm ANSYS FLOTRAN-CFD trong việc nghiên cứu mô phỏng khí động học của xe.(2000) đã tiến hành một nghiên cứu kiểm chứng cho phương pháp CFD. Mục đích của nghiên cứu là đánh giá sự ảnh hưởng của hình dạng khác nhau của đuôi chỉnh dòng phía sau xe (hay còn gọi là đuôi xe) đối với lực cản và lực nâng khí động học.
Các hệ số áp suất bề mặt được dự đoán ở mặt trước, ở dưới gầm và mặt sau xe gần giống với các dữ liệu thực nghiệm. Roy và Srivinasan(2000) đã thực hiện các phân tích dòng chảy 3D để hiểu rõ các đặc tính dòng chảy xung quanh thân xe. Sự phân bố dòng chảy không ổn định được tính toán nhờ công thức Navier-Stokes. Họ nhận thấy rằng thay đổi hình dáng hình học của xe có thể làm giảm đáng kể hệ số cản, từ đó cải thiện hiệu suất tiêu hao nhiên liệu.
Patel và Vijayakumar(2001) đã thực hiện việc phân tích dòng không khí lưu thông bên ngoài đối với 3 loại xe, đó là Sedan, Wagon và Coupe bằng cách sử dụng mô hình rối k-ε tiêu chuẩn. Dựa trên nghiên cứu CFD, những dự đoán đã được đưa ra về hệ số cản, các trường vận tốc và sự phân bố áp suất xung quanh xe. Nghiên cứu của họ thật sự đã đưa ra những hiểu biết rõ hơn về đặc tính dòng không khí gần bề mặt thân xe. Một số gợi ý đã được đưa ra để cải thiện hệ số khí động học như góc nghiêng phía sau ở trên mui xe.
Yang và Khalaghi(2005) thực hiện một nghiên cứu CFD để phân tích dòng không khí xung quanh xe. Trong nghiên cứu của họ, những so sánh giữa CFD ổn định, Nghiên cứu mô phỏng cải tiến ngoại thất và tuyến hình xe khách giường nằm Trang 5 CFD tạm thời và kết quả thực nghiệm đã được thực hiện. Họ nhận thấy CFD ổn định và CFD tạm thời đều đưa ra chất lượng về dữ liệu gần giống nhau. Kết quả này rất hữu dụng đối với việc phát triển khí động học của xe.
Bởi vì những tính toán với chế độ ổn định yêu cầu ít dữ liệu hơn và nhanh đưa ra kết quả hơn, do đó có tính kinh tế tốt hơn. Việc xem lại các tài liệu trước đây cho thấy rằng có thể dự đoán hệ số cản, các trường vận tốc và sự phân bố áp suất xung quanh xe dựa vào việc nghiên cứu CFD. Kết quả lý thú nhất từ việc xem lại các nghiên cứu trước đây đó là mô phỏng CFD ổn định cho chất lượng kết quả như mô phỏng CFD tạm thời. Kết quả này rất hữu dụng cho sự nghiên cứu khí động học của xe bởi vì các tính toán cho tình trạng ổn định yêu cầu ít dữ liệu tính toán hơn và cho kết quả nhanh hơn, do đó có tính kinh tế tốt hơn.7 Nội dung nghiên cứu của đề tài: Đề tài tập trung vào nghiên cứu những nội dung chính sau đây: -Nghiên cứu các thiết kế ngoại thất, bố trí ngoại thất, tính thẩm mỹ và an toàn xe khách giường nằm.
-Nghiên cứu mô phỏng nhằm cải tiến tuyến hình của xe khách giường nằm THACO HB120ESL-12. -Đề xuất hướng phát triển và những công việc trong tương lai.8 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.1 Ý nghĩa khoa học -Đánh giá tính năng động lực học của ngoại thất và tuyến hình xe giường nằm thông qua phương pháp nghiên cứu mô phỏng. -Góp phần tối ưu kết cấu ngoại thất và tuyến hình của xe giường nằm. -Góp phần gợi mở ra nhiều hướng nghiên cứu, cải tiến và phát triển trong việc thiết kế ngoại thất và tuyến hình xe giường nằm sử dụng trong vận tải hành khách đường dài.
Nghiên cứu mô phỏng cải tiến ngoại thất và tuyến hình xe khách giường nằm Trang 6 1.