Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch toyota fortuner 2018 bằng phần mềm ansys – fluent
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.12 MB, 119 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG BIÊN DẠNG THÂN XE ĐẾN
LỰC CẢN TRÊN XE DU LỊCH TOYOTA FORTUNER
2018 BẰNG PHẦN MỀM ANSYS - FLUENT
Sinh viên thực hiện: ĐẬU QUỐC THỊNH
Đà Nẵng - Năm 2018
TÓM TẮT
Tên đề tài: Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA
FORTUNER 2018 bằng phần mềm Ansys – Fluent
Sinh viên thực hiện:
ĐẬU QUỐC THỊNH
Số thẻ SV:
103130080
Lớp: 13C4A
Tóm tắt nội dung đồ án
Xây dựng mơ hình khảo sát, đánh giá dạng khí động học vỏ xe ô tô du lịch 7 chỗ ngồi,
cụ thể là xe Toyota Fortuner 2018 và đề xuất các giải pháp cải thiện dạng khí động học
nhằm giảm thiểu lực cản khí động tác dụng lên ơ tơ. Đồ án tập trung nghiên cứu về lực
cản khí động với tiêu chí đánh giá là hệ số cản Cd và các yếu tố ảnh hưởng đến nó trên
mơ hình vỏ xe “trơn” (bỏ qua gương chiếu hậu, gạt mưa, các khe gờ trên vỏ, kính, …).
Đồ án gồm các nội dung chính như sau:
❖ Tổng quan về vỏ thân xe và khí động học ơ tơ
❖ Cơ sở lý thuyết và quy trình tính tốn khí động học ơ tơ
❖ Xây dựng mơ hình mơ phỏng khí động học vỏ xe Fortuner 2018
❖ Nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản bằng phần
mềm Ansys – Fluent.
❖ Kết luận
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG
CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
Đậu Quốc Thịnh
Lớp: 13C4A Khoa: Cơ Khí Giao Thơng
Số thẻ sinh viên: 103130080
Ngành: Kỹ thuật cơ khí ( Cơ khí động lực)
1. Tên đề tài đồ án:
Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA
FORTUNER 2018 bằng phần mềm Ansys Fluent
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
- Kích thước của biên dạng xe Toyota Fortuner 2018 Dài x Rộng x Cao: 4795 x 1855
x 1835 (mm), các góc nghiêng của gương, các góc lượn tại vị trí tiếp giáp của các
mặt.
- Kích thước khơng gian mơ phỏng Dài x Rộng X Cao: 24795 x13855x 7835 (mm).
- Lựa chọn đơn vị của các đại lượng trong q trình tính tốn mơ phỏng:
+ Kích thước: mm
+ Vận tốc: m/s
+ Áp suất: N/m2
+ Lực: N
- Các thông số về vận tốc, áp suất đầu vào của dịng khí.
Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- Tổng quan về vỏ thân xe và khí động học ơ tơ.
- Cơ sở lý thuyết và quy trình tính tốn khí động học ơ tơ.
- Xây dựng mơ hình mơ phỏng khí động học vỏ xe Fortuner 2018.
- Nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản bằng phần mềm
Ansys – Fluent.
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
Tên bản vẽ
STT
Loại bản vẽ
1
Thơng số kích thước xe TOYOTA FORTUNER 2018
A3
2
Mơ hình biên dạng vỏ xe TOYOTA FORTUNER 2018 trong
A3
Ansys
3
Khơng gian mơ phỏng trong Ansys
A3
4
Hình ảnh mơ phỏng vỏ xe TOYOTA FORTUNER 2018
A3
5
Ảnh hưởng của hệ số cản Cd theo góc nghiêng kính chắn gió
A3
6
Ảnh hưởng của hệ số cản Cd theo bán kính góc lượn giữa nóc
xe và kính chắn gió
A3
7
Ảnh hưởng của hệ số cản Cd theo bán kính góc lượn giữa cản
A3
trước và nắp capo
8
Mơ hình biên dạng vỏ xe sau khi thay đổi các thơng số hình học
9
Hình ảnh mô phỏng vỏ xe sau khi thay đổi các thơng số hình
A3
học
5. Người hướng dẫn các nội dung trong đồ án:
STT
Họ tên người hướng dẫn
1
Nguyễn Quang Trung
Tổng quan về vỏ thân xe và khí động học ơ tơ
2
Nguyễn Quang Trung
Cơ sở lý thuyết và quy trình tính tốn khí động
học ơ tơ
3
Nguyễn Quang Trung
Xây dựng mơ hình mơ phỏng khí động học vỏ xe
Fortuner 2018
4
Nguyễn Quang Trung
Phần/ Nội dung
Nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân
xe đến lực cản bằng phần mềm Ansys – Fluent.
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 29/01/2018
7. Ngày hoàn thành đồ án: 24/05/2018
Trưởng Bộ môn
PGS.TS. Dương Việt Dũng
Đà Nẵng, ngày
tháng
năm 2018
Người hướng dẫn
ThS. Nguyễn Quang Trung
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm cuối của thế kỷ XX, đầu thế kỷ XXI, cùng với sự phát triển của nền
kinh tế quốc dân, nhu cầu về ô tô của người Việt tăng cao rõ rệt. Bên cạnh đó, cơ sở hạ
tầng, đường sá giao thơng cũng đã có những bước chuyển mình, phát triển rất tích cực.
Một số tuyến đường cao tốc đã được xây dựng nhằm nâng cao tốc độ di chuyển của các
phương tiện tham gia giao thông.
Để đáp ứng được nhu cầu thực tế, trong tháng 7/2014 Chính phủ đã ban hành 2 văn
bản quan trọng là “Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm
2020, tầm nhìn đến năm 2030” và “Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt
Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035”, trong đó lĩnh vực sản xuất ô tô du lịch
nhận được sự quan tâm đặc biệt.
Mặc dù đã có sự đầu tư về công nghệ và đạt được một số thành tựu trong sản xuất,
nhưng nhìn vào thực trạng thì có thể thấy các cơ sở lắp ráp xe hiện nay của Việt Nam
đều chỉ là lắp ráp dựa trên các bộ phụ tùng nhập khẩu. Phần cơng việc chính được
thực hiện trong nước là sản xuất khung vỏ với các công nghệ hàn, sơn và lắp ráp
nội thất, tuy nhiên chất lượng còn ở mức độ hạn chế. Vấn đề nghiên cứu, tối ưu
hóa kết cấu của vỏ xe nhằm nâng cao các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật vận hành của ô
tô chưa nhận được sự quan tâm đầu tư của các nhà sản xuất.
Một trong những vấn đề quan trọng hàng đầu cần được ưu tiên đầu tư nghiên cứu là
tối ưu hóa dạng khí động học vỏ xe nhằm giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và nâng cao tính
an tồn chuyển động.
Từ thực tế trên, sinh viên thực hiện đã thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Đánh
giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA FORTUNER
2018 bằng phần mềm Ansys Fluent”. Đồ án là một cơng trình nghiên cứu về khí động
học ơ tơ du lịch 7 chỗ ngồi. Các kết quả nghiên cứu của Đồ án góp phần từng bước tạo
ra một cơ sở lý thuyết vững chắc cho sự phát triển lâu dài của ngành công nghiệp ô tô.
Sinh viên thực hiện
Đậu Quốc Thịnh
i
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới người hướng dẫn
chính: Th.S Nguyễn Quang Trung - thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, định hướng và
giúp đỡ tôi trong suốt q trình tơi thực hiện Đồ án này với sự tận tâm, trách nhiệm,
sáng suốt và khoa học cao.
Xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới tất cả các thầy cô giảng viên đã giảng dạy, truyền
đạt kiến thức cho tôi trong 5 năm học vừa qua, với sự tâm huyết và nhiệt tình nhất.
Xin được gửi lời cảm ơn đặc biệt nhất tới gia đình tơi, những người đã luôn bên cạnh
tôi, động viên, chia sẻ những khó khăn và là động lực để tơi hồn thành đồ án.
Đà Nẵng, ngày 24 tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Đậu Quốc Thịnh
ii
LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT
Tơi xin cam đoan đây là Đồ án của riêng tôi thực hiện, được sự hướng dẫn khoa học
của Th.S Nguyễn Quang Trung. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong Đồ án là
trung thực, khách quan và chưa từng để bảo vệ ở bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án, các thơng tin trích
dẫn trong đồ án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Sinh viên thực hiện
Đậu Quốc Thịnh
iii
MỤC LỤC
TÓM TẮT.........................................................................................................................i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................. iii
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT ......................................................... iii
MỤC LỤC ......................................................................................................................iv
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ...............................................................vi
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU ....................................................................................... x
CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................................................xi
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Chương 1.
TỔNG QUAN VỀ VỎ THÂN XE Ơ TƠ VÀ KHÍ ĐỘNG HỌC Ơ TƠ . 2
1.1. Sự phát triển của lĩnh vực ô tô tại Việt Nam ............................................................ 2
1.1.1. Nhu cầu sử dụng ô tô tại Việt Nam ....................................................................... 2
1.1.2. Định hướng phát triển ngành công nghiệp ô tô tại Việt Nam ...............................6
1.1.3. Thực trạng và nhu cầu nâng cao chất lượng .......................................................... 7
1.2. Giới thiệu về vỏ thân xe ô tô .................................................................................... 8
1.2.1. Phân loại thân vỏ ô tô .......................................................................................... 10
1.2.2. Công nghệ vỏ xe – độ ồn ..................................................................................... 12
1.3. Tổng quan về khí động học ơ tơ ............................................................................. 14
1.3.1. Khí động lực học và các thông số đặc trưng ....................................................... 14
1.3.2. Lực cản khơng khí ............................................................................................... 17
1.3.3. Cấu trúc vỏ xe và sự hình thành các vùng xốy thấp áp ..................................... 20
1.3.4. Cánh gió đi xe ảnh hưởng tới hệ số cản khơng khí ......................................... 27
1.3.5. Lý thuyết tương tự trong khí động học ô tô ........................................................30
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ QUY TRÌNH TÍNH TỐN KHÍ ĐỘNG HỌC Ơ
TƠ .................................................................................................................................. 32
2.1. Tình hình nghiên cứu khí động học ơ tơ................................................................. 32
2.1.1. Nghiên cứu lý thuyết ........................................................................................... 32
2.1.2. Nghiên cứu thực nghiệm ..................................................................................... 34
2.2. Cơ sở lý thuyết khí động học .................................................................................. 37
2.2.1. Các phương trình cơ bản ..................................................................................... 37
2.2.2. Mơ phỏng dịng chảy khơng khí .......................................................................... 38
2.2.2.1. Các cơng cụ tốn học và ký hiệu quy ước ........................................................ 38
2.2.2.2. Các phương trình mơ phỏng ............................................................................. 39
2.2.2.3. Các thơng số đặc trưng ..................................................................................... 40
iv
2.2.2.4. Mơ phỏng dịng chảy rối................................................................................... 41
2.2.2.5. Phương pháp số để giải bài tốn khí động học ................................................. 47
Chương 3. XÂY DỰNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG KHÍ ĐỘNG HỌC VỎ XE
TOYOTA FORTUER 2018 .......................................................................................... 49
3.1. Mô phỏng vỏ xe ô tô bằng ANSYS-FLUENT ....................................................... 49
3.1.1. Giới thiệu chung về Ansys Fluent ....................................................................... 49
3.1.2. Mơ phỏng dịng chảy khơng khí bao quanh vỏ xe bằng FLUENT ..................... 50
3.1.2.1. Phương pháp mô phỏng trong FLUENT .......................................................... 50
3.1.2.2. Các dạng mơ hình mơ phỏng dịng chảy rối trong FLUENT ........................... 50
3.2. Mơ hình khí động học vỏ xe Fortuner 2018 trong Fluent ...................................... 50
3.2.1. Mơ hình 3D vỏ xe Toyota Fotuner 2018 ............................................................. 50
3.2.2. Xác định vùng không gian mô phỏng ................................................................. 51
3.2.3. Chia lưới .............................................................................................................. 53
3.2.4. Các ràng buộc và điều kiện tính tốn .................................................................. 55
3.2.5. Phương pháp tính tốn lực khí động ................................................................... 56
Chương 4. NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG BIÊN DẠNG THÂN XE
ĐẾN LỰC CẢN BẰNG PHẦN MỀM ANSYS-FLUENT........................................... 58
4.1. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 58
4.2. Thông số đầu vào và các giả thiết của bài tốn mơ phỏng ..................................... 59
4.3. Xây dựng mơ hình hình học, xác định vùng không gian mô phỏng ...................... 61
4.4. Chia lưới và đặt các điều kiện ràng buộc của bài toán mơ phỏng .......................... 62
4.5. Đặt điều kiện tính tốn ........................................................................................... 63
4.6. Mơ phỏng và tính tốn khí động học vỏ xe Toyota Fortuner 2018 ........................ 64
4.7. Khảo sát ảnh hưởng của các thông số kết cấu vỏ xe tới lực cản khơng khí ........... 70
4.7.1. Khảo sát ảnh hưởng góc nghiêng kính chắn gió phía trước của xe..................... 70
4.7.2. Góc nghiêng kính hậu .......................................................................................... 76
4.7.3. Bán kính góc lượn giữa nóc xe và hai thành bên của xe ..................................... 79
4.7.4. Bán kính góc lượn giữa kính chắn gió và nóc xe ................................................ 81
4.7.5. Bán kính góc lượn giữa cản trước và nắp capo ................................................... 86
4.7.6. Bán kính góc lượn giữa mặt trước và hai thành bên của xe ................................ 90
4.7.7. Lựa chọn dạng mơ hình hồn chỉnh, tính tốn khảo sát và đánh giá .................. 92
4.7.8. Đánh giá kết quả tính tốn mơ phỏng.................................................................. 96
4.7.9. So sánh vỏ xe tham khảo và vỏ xe sau khi thay đổi thông số hình học của biên
dạng xe. .......................................................................................................................... 98
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 102
v
DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ
Bảng 4.1 - Giá trị hệ số lực cản Cd, lực theo các phương.
Bảng 4.2 - Giá trị hệ số cản Cd phụ thuộc vào góc nghiêng kính chắn gió phía trước.
Bảng 4.3 - Giá trị hệ số cản Cd phụ thuộc vào góc nghiêng kính hậu.
Bảng 4.4 - Sự phụ thuộc của hệ số cản Cd vào bán kính góc lượn giữa nóc xe và hai bên
thành xe.
Bảng 4.5 - Sự phụ thuộc của hệ số cản Cd vào bán kính góc lượn giữa kính chắn gió và
nóc xe.
Bảng 4.6 - Sự phụ thuộc của hệ số cản Cd vào bán kính góc lượn giữa cản trước và nắp
capo.
Bảng 4.7 - Sự phụ thuộc của hệ số cản Cd vào bán kính góc lượn giữa cản trước và hai
thành bên của xe.
Bảng 4.8 - Sự phụ thuộc của lực cản Fx vào vận tốc, của vỏ xe sau khi thay đổi các thông
số hình học biên dạng xe.
Bảng 4.9 - Các thơng số của mơ hình Fortuner 2018 và mơ hình sau khi thay đổi các
thơng số hình học biên dạng của đồ án.
Hình 1.1 - Tỷ lệ người mua ơ tơ ở Việt Nam so với khối ASEAN trong những năm vừa
qua.
Hình 1.2 - Tỷ lệ bán hàng của các hãng xe ô tô tại Việt Nam vào tháng 2/2018.
Hình 1.3 - Tỷ lệ bán hàng của các hãng xe ô tô tại Việt Nam vào tháng 3/2018.
Hình 1.4 - Kết cấu khung và thân vỏ dạng tấm của xe ô tô du lịch 4 chỗ ngồi
Hình 1.5 - Kết cấu vỏ xe chịu tải, loại thông dụng trên xe con hiện nay.
Hình 1.6 - Vỏ xe đua được thiết kế để tối ưu hóa lực khí động và có độ bền rất cao.
Hình 1.7 - Ảnh hưởng của biên dạng vỏ đến hệ số lực cản gió Cd.
Hình 1.8 - Cơng nghệ khung xương vỏ xe
Hình 1.9 - Hình dáng dịng khí tác dụng lên bề mặt vỏ khi xe ơ tơ chuyển động.
Hình 1.10 - Các lực tác dụng lên vật nằm trong dịng chảy.
Hình 1.11 - Sự hình thành vùng xốy áp thấp phía sau vật cản.
Hình 1.12 - Ảnh hưởng hình dạng của vật cản tới sự hình thành vùng xốy.
Hình 1.13 - Q trình cải thiện hình dạng khí động học ơ tơ nhằm giảm hệ số cản.
Hình 1.14 - Hệ số cản khơng khí trên một số loại ơ tơ tải
Hình 1.15 - Hệ số cản khơng khí của các loại xe thơng dụng.
vi
Hình 1.16 - Các vùng xốy trên vỏ xe ơ tơ con.
Hình 1.17 - Hệ số phân bố áp suất trên vỏ xe.
Hình 1.18 - Ảnh chụp dịng khí chạy dọc thân xe SUV.
Hình 1.19 - Phân bố áp suất dọc theo thân xe SUV.
Hình 1.20 - Ảnh hưởng của cấu trúc đi xe tới hệ số lực cản khí động.
Hình 1.21 - Ảnh hưởng của bán kính góc lượn giữa kính chắn gió và nóc xe tới hệ số
cản khơng khí
Hình 1.22 - Ảnh hưởng của cấu trúc phần đầu xe tới hệ số cản khơng khí.
Hình 1.23 - Ảnh hưởng hình dáng đầu xe tới lực cản khí động.
Hình 1.24 - Ảnh hưởng của bán kính góc lượn giữa mặt đầu và mặt bên của vỏ ô tô tới
lực cản khí động.
Hình 1.25 - Ảnh hưởng của chiều cao sàn xe tới các lực khí động.
Hình 1.26 - Cánh lướt gió trên xe Fortuner 2018.
Hình 1.27 - Trên xe du lịch 7 chỗ ngồi có thể có hai cánh lướt gió phía sau đi xe ở
trên và dưới.
Hình 1.28 - Góc nghiêng của hai cánh lướt gió trên và dưới ở phía sau đi xe.
Hình 1.29 - Phân bố áp suất của dịng khí đi qua xe khi xe khơng có cánh lướt gió.
Hình 1.30 - Phân bố áp suất của dịng khí đi qua xe khi góc nghiêng cánh lướt gió trên
dưới đều là 100.
Hình 1.31 - Phân bố áp suất của dịng khí đi qua xe khi góc nghiêng cánh lướt gió trên
dưới đều là 200.
Hình 1.32 - Đường dịng thay đổi khi tăng góc nghiêng cánh lướt gió.
Hình 2.1 - Lịch sử phát triển của các mơ hình tính tốn khí động học
Hình 2.2 - Sơ đồ ngun lý làm việc của ống khí động.
Hình 2.3 - Các thành phần ứng suất trên khối chất lỏng.
Hình 3.1 - Mơ hình vỏ xe Fortuner 2018 trong Ansys
Hình 3.2 - Các kích thước của khơng gian mơ phỏng lần đầu.
Hình 3.3 - Ví dụ về một số dạng dịng chảy ngược.
Hình 3.4 - Các dạng phần tử lưới trong mơ hình mơ phỏng 3D.
Hình 3.5 - Hình ảnh chia lưới trong vùng khơng gian tính tốn vỏ xe Fortuner2018.
Hình 4.1 - Các thơng số khảo sát biên dạng vỏ xe du lịch 7 chỗ ngồi.
Hình 4.2 - Thơng số kỹ thuật của xe Toyota Fortuner 2018.
Hình 4.3 - Kích thước của khơng gian mơ phỏng.
Hình 4.4 - Mơ hình vỏ xe Fortuner 2018 sau khi được chia lưới với dạng tứ diện.
Hình 4.5 - Mơ hình 3D vỏ xe Toyota Fortuner 2018.
Hình 4.6 - Chia lưới vùng không gian mô phỏng.
vii
Hình 4.7 - Phân bố áp suất trên bề mặt vỏ xe Fortuner 2018.
Hình 4.8 - Phân bố áp suất trong mặt phẳng đối xứng dọc của xe Fortuner 2018.
Hình 4.9 - Phân bố áp suất trong mặt phẳng cắt ngang của vỏ xe Fortuner 2018.
Hình 4.10 - Phân bố vận tốc tại mặt phẳng đối xứng dọc của vỏ xe Fortuner 2018.
Hình 4.11 - Phân bố vận tốc tại mặt phẳng cắt ngang của vỏ xe Fortuner 2018.
Hình 4.12 - Đường dòng tại mặt phẳng trung tuyến dọc của vỏ xe Fortuner 2018.
Hình 4.13 - Đường dịng đi qua mặt cắt ngang của vỏ xe Fortuner 2018.
Hình 4.14 - Đồ thị hệ số áp suất Cp phân bố trên bề mặt vỏ xe tại mặt phẳng trung tuyến
dọc của vỏ xe Fortuner 2018.
Hình 4.15 - Đồ thị ảnh hưởng của góc nghiêng kính chắn gió phía trước tới hệ số cản Cd
của xe Fortuner 2018.
Hình 4.16 - Phân bố áp suất bao quanh vỏ xe khi góc nghiêng kính chắn gió bằng 00.
Hình 4.17 - Phân bố áp suất trên vỏ xe khi góc nghiêng kính chắn gió bằng 00.
Hình 4.18 - Phân bố áp suất bao quanh vỏ xe khi góc nghiêng kính chắn gió bằng 500.
Hình 4.19 - Phân bố áp suất trên vỏ xe khi góc nghiêng kính chắn gió bằng 500.
Hình 4.20 - Phân bố áp suất bao quanh vỏ xe khi góc nghiêng kính chắn gió bằng 600.
Hình 4.21 - Phân bố áp suất trên vỏ xe khi góc nghiêng kính chắn gió bằng 600.
Hình 4.22 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi góc nghiêng kính chắn gió bằng 00.
Hình 4.23 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi góc nghiêng kính chắn gió bằng 600.
Hình 4.24 - Đồ thị ảnh hưởng của góc nghiêng kính hậu đến hệ số cản Cd.
Hình 4.25 - Phân bố áp suất bao quanh vỏ xe khi góc nghiêng kính hậu bằng 00.
Hình 4.26 - Phân bố áp suất bao quanh vỏ xe khi góc nghiêng kính hậu bằng 500.
Hình 4.27 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi góc nghiêng kính hậu bằng 350.
Hình 4.28 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi góc nghiêng kính hậu bằng 500.
Hình 4.29 - Đồ thị ảnh hưởng của bán kính góc lượn giữa nóc xe và hai bên thành xe tới
hệ số cản Cd.
Hình 4.30 - Bán kính góc lượn giữa nóc xe và hai bên thành lần lượt là 0 mm và 400
mm.
Hình 4.31 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi khơng có góc lượn giữa nóc và hai thành
bên của xe.
Hình 4.32 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi bán kính góc lượn giữa nóc và hai thành
bên của xe là 400 mm.
Hình 4.33 - Đồ thị ảnh hưởng của bán kính góc lượn giữa kính chắn gió và nóc xe tới
hệ số cản Cd.
Hình 4.34 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi bán kính góc lượn giữa kính chắn gió và
nóc xe là 0 mm.
viii
Hình 4.35 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi bán kính góc lượn giữa kính chắn gió và
nóc xe là 400 mm.
Hình 4.36 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi bán kính góc lượn giữa kính chắn gió và
nóc xe là 1000 mm.
Hình 4.37 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi bán kính góc lượn giữa kính chắn gió và
nóc xe là 2400 mm.
Hình 4.38 - Áp suất phân bố bao quanh vỏ xe khi khơng có góc lượn giữa kính chắn gió
và nóc xe.
Hình 4.39 - Áp suất phân bố bao quanh vỏ xe khi bán kính góc lượn giữa kính chắn gió
và nóc xe 2400 mm.
Hình 4.40 - Đồ thị ảnh hưởng của bán kính góc lượn giữa cản trước và nắp capo tới hệ
số cản Cd.
Hình 4.41 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi bán kính góc lượn giữa cản trước và nắp
capo là 0 mm.
Hình 4.42 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi bán kính góc lượn giữa cản trước và nắp
capo là 100 mm.
Hình 4.43 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi bán kính góc lượn giữa cản trước và nắp
capo là 400 mm.
Hình 4.44 - Đường dịng bao quanh vỏ xe khi bán kính góc lượn giữa cản trước và nắp
capo là 1000 mm.
Hình 4.45 - Phân bố áp suất bao quanh vỏ xe khi khơng có góc lượn giữa cản trước và
nắp capo.
Hình 4.46 - Phân bố áp suất bao quanh vỏ xe khi bán kính góc lượn giữa cản trước và
nắp capo là 1000 mm.
Hình 4.47 - Đồ thị ảnh hưởng của bán kính góc lượn giữa cản trước và hai thành bên tới
hệ số cản Cd.
Hình 4.48 - Vùng lựa chọn các bán kính góc lượn.
Hình 4.49 - Phân bố áp suất trên bề mặt vỏ xe mới.
Hình 4.50 - Phân bố áp suất trong mặt phẳng đối xứng dọc của vỏ xe mới.
Hình 4.51 - Phân bố vận tốc tại mặt phẳng trung tuyến dọc của vỏ xe mới.
Hình 4.52 - Đường dịng trong mặt phẳng trung tuyến dọc của vỏ xe mới.
Hình 4.53 - Hệ số áp suất Cp phân bố trên bề mặt vỏ xe tại mặt phẳng trung tuyến dọc
của vỏ xe mới.
Hình 4.54 - Đồ thị Fx theo vận tốc chuyển động của dịng khí.
Hình 4.55 - Đồ thị so sánh hệ số áp suất Cp phân bố trên mặt phẳng trung tuyến dọc của
vỏ xe cơ sở và vỏ xe mới.
ix
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU
Ký hiệu
Tên gọi
Đơn vị
Fx
Lực khí động theo phương dọc
N
Fz
Lực khí động theo phương ngang
N
Fy
Lực khí động theo phương thẳng đứng
N
Cd
Hệ số cản khí động theo phương dọc
-
CL
Hệ số cản khí động theo phương ngang
-
A
Diện tích cản chính diện
ρ
Khối lượng riêng của khơng khí
m2
kg/m3
U∞
Vận tốc dịng khí ở vơ cùng
Re
Số Reynolds
-
M
Số Mach
-
µ
Hệ số độ nhớt động lực
a
Vận tốc truyền âm trong khơng khí
m/s
N.s/m2
m/s
Fms
Lực cản do ma sát
N
Fca
Lực cản do chênh áp
N
p
Áp suất
Pa
Cp
Hệ số áp suất không thứ ngun
-
L
Thơng số hình học đặc trưng
m
ν
Độ nhớt động học của khơng khí
yt
Ten – sơ ứng suất của dịng rối
k
Động năng của dòng rối
J/kg (m2/s2)
ɛ
Hệ số tán xạ của dòng rối
-
Ω
Hệ số tán xạ năng lượng của dòng rối
-
x
m2/s
-
CHỮ VIẾT TẮT
Ký tự
CKD
RANS
DNS
RSM
FEM
CFD
LES
DES
SST
Tên gọi
Complete Knock Down
Chú giải
Bộ linh kiện hồn chỉnh (sử dụng để
lắp ráp ơ tơ)
Reynolds Average Navier Phương trình Reynolds trung bình
Stokes
hóa
Direct Numerical Simulation
Mơ phỏng trực tiếp
Reynolds Stress Model
Mơ hình ứng suất Reynolds
Finite Element Method
Phương pháp phần tử hữu hạn
Computational Fluid Dynamic Phần mềm tính tốn động lực học
chất lỏng
Large Eddy Simulation
Mơ hình dịng rối lớn
Detached Eddy Simulation
Mơ hình dịng rối phân tách
Shear Stress Transport
Mơ hình vận tải ứng suất
xi
Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA FORTUNER 2018 bằng
phần mềm Ansys – Fluent
MỞ ĐẦU
1. Mục tiêu Đồ án:
Xây dựng mô hình khảo sát, đánh giá dạng khí động học vỏ xe ô tô du lịch 7 chỗ ngồi,
cụ thể là xe Toyota Fortuner 2018 và đề xuất các giải pháp cải thiện dạng khí động học
nhằm giảm thiểu lực cản khí động tác dụng lên ơ tơ.
2. Phương pháp nghiên cứu đánh giá
Đồ án này chủ yếu sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết với nội dung chính là
xây dựng mơ hình khơng gian vỏ xe ơ tơ khách và đưa vào tính tốn khảo sát trong phần
mềm Fluent (ANSYS)
3. Đối tượng nghiên cứu đánh giá
Đối tượng nghiên cứu của Đồ án được lựa chọn là ô tô du lịch SUV với mẫu xe tham
khảo cụ thể ô tô du lịch 7 chỗ ngồi của Toyota là Fortuner 2018.
4. Phạm vi nghiên cứu đánh giá
Đồ án tập trung nghiên cứu về lực cản khí động với tiêu chí đánh giá là hệ số cản Cd
và các yếu tố ảnh hưởng đến nó trên mơ hình vỏ xe “trơn” (bỏ qua gương chiếu hậu, gạt
mưa, các khe gờ trên vỏ, kính, …).
5. Nội dung Đồ án
Đồ án gồm các nội dung chính như sau:
❖ Tổng quan về vỏ thân xe và khí động học ơ tơ
❖ Cơ sở lý thuyết và quy trình tính tốn khí động học ơ tơ
❖ Xây dựng mơ hình mơ phỏng khí động học vỏ xe Fortuner 2018
❖ Nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản bằng phần
mềm Ansys – Fluent.
❖ Kết luận
Sinh viên thực hiện: Đậu Quốc Thịnh
Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quang Trung
1
Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA FORTUNER 2018 bằng
phần mềm Ansys – Fluent
Chương 1.
TỔNG QUAN VỀ VỎ THÂN XE Ô TƠ VÀ KHÍ ĐỘNG
HỌC Ơ TƠ
1.1. Sự phát triển của lĩnh vực ô tô tại Việt Nam
1.1.1. Nhu cầu sử dụng ô tô tại Việt Nam
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế, nhu cầu về sử dụng
ô tô của người Việt Nam ngày càng tăng cao. Những nguyên nhân chính dẫn đến nhu
cầu bức thiết này đó là: Tốc độ đơ thị hóa ngày càng cao, địi hỏi hệ thống giao thơng
tại các thành phố lớn phải nhanh chóng đáp ứng; sự phát triển kinh tế làm tăng nhu cầu
đi lại của người dân; hệ thống cơ sở hạ tầng giao thông ngày càng được mở rộng và
nâng cao được chất lượng.
Mạng lưới giao thông đường bộ Việt Nam đã phát triển khá nhanh trong những năm
qua với tổng chiều dài khoảng hơn 256.000 km tính tới thời điểm hiện nay, trong đó
17.385 km quốc lộ, 22.783 km đường tỉnh và còn lại là đường địa phương ( đường quận/
huyện, xã, đường đô thị và đường chuyên dụng). Mật độ đường tính trên diện tích lãnh
thổ là 0,639 km/km2, trên số dân là 2,356 km/ 1000 người ( theo thông tin trên website
của Tổng cục Thống kê ). Đặc biệt, trong những năm gần đây nhiều
tuyến đường cao tốc đã được đưa vào sử dụng với tận tốc tối đa cho phép từ 100 km/h
đến 120km/h.
Theo số liệu của tạp chí Financial Times thuộc Thời báo Tài chính Anh, trong 4 năm
gần đây, tỷ lệ trung bình người tiêu dùng thành thị ở các nền kinh tế ASEAN mua ôtô
trong 6 tháng tiếp theo tính từ tháng 10/2017 là 25%.
Tại Việt Nam, mức trung bình của năm 2016 và 2017 là trên 15%, tăng từ mức 11,9%
của năm 2013, và cao hơn 4 quốc gia có quy mơ dân số và điều kiện kinh tế, xã hội
tương đồng gồm Philippines, Malaysia, Indonesia và Thái Lan.
Financal Times nhận định nhu cầu mua ôtô của người Việt Nam dần bắt kịp các nước
láng giềng ASEAN cho thấy đà tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ trong 4 năm qua, thúc đẩy
gia tăng về thu nhập và chi tiêu của giới trung lưu ở Việt Nam.
Việc doanh số ôtô chững lại trong 2017 là hệ quả của thuế nhập khẩu nội khối ASEAN
về 0% năm 2018 theo Hiệp định thương mại ATIGA. Con số này dự kiến quay trở lại
đà tăng trưởng trong năm sau.
Theo kết quả nghiên cứu của Ủy ban An tồn Giao thơng Quốc gia mới được công bố
tại một hội thảo ở Hà Nội, nhu cầu về ôtô tại Việt Nam đang ngày càng tăng, nhất là các
Sinh viên thực hiện: Đậu Quốc Thịnh
Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quang Trung
2
Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA FORTUNER 2018 bằng
phần mềm Ansys – Fluent
thành phố lớn, nơi tỷ lệ tăng trưởng ôtô đã vượt qua xe máy. Tỷ lệ tăng trưởng của xe
máy trên cả nước vào tháng 10/2017 là 7,3% và ơtơ là 6,5%. Trong khi đó, đối với các
đơ thị lớn, mức tăng trưởng của xe máy là 10%, cịn ơtơ lên tới 15%.
Tính tới tháng 10/2017, Việt Nam có 49 triệu xe máy và khoảng 3,2 triệu ơtơ đang lưu
hành. Xét trên quy mô dân số 95 triệu người, tỷ lệ sở hữu xe máy là 516 xe/1.000 dân,
ơtơ là 33 xe/1.000 dân.
Hình 1.1 - Tỷ lệ người mua tô tô ở Việt Nam so với khối ASEAN trong những năm
vừa qua.
Theo nghiên cứu của Solidiance - công ty tư vấn chiến lược hàng đầu tại châu Á, giai
đoạn 2017-2020, thị trường ôtô con tại Việt Nam sẽ tăng trưởng 13%. Tổng lượng ôtô
bán ra dự kiến chạm mức 225.000 xe vào năm 2020.
Tăng trưởng kinh tế và mơi trường thương mại tự do hóa khiến Việt Nam trở thành
quốc gia có thị trường ơtơ tăng trưởng nóng. Việt Nam hiện có nhóm người giàu (thu
nhập trên 1.000 USD/tháng) tăng 15% mỗi năm. Dự kiến, nhóm này sẽ tăng lên 45 triệu
người vào 2025. Vì những lý do trên, giấc mơ sở hữu ô tô của người Việt là chính đáng.
Chun gia kinh tế - PGS. TS Ngơ Trí Long nhận định: "Thế kỷ 21 là thời đại văn
minh, là thế kỷ của con người, đáp ứng đủ nhu cầu về sống, ăn, ở, mặc và đi lại, nên
việc sở hữu ơtơ là giấc mơ hồn tồn chính đáng. Nhưng hiện tại, tỷ lệ sở hữu ôtô của
người Việt vẫn thấp hơn so với khu vực, như Thái Lan, Indonesia và Malaysia, càng
không thể so với Mỹ, nơi tỷ lệ sở hữu ôtô là 789 xe/1.000 dân".
Sinh viên thực hiện: Đậu Quốc Thịnh
Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quang Trung
3
Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA FORTUNER 2018 bằng
phần mềm Ansys – Fluent
Giấc mơ ôtô của người Việt trở thành hiện thực hay không phụ thuộc nhiều nhất vào
giá xe. Chưa bao giờ người Việt quan tâm đến cụm từ "ôtô giá rẻ" như giai đoạn này.
Hy vọng bắt đầu sáng khi các hãng xe đồng loạt đưa ra chương trình giảm giá tại Việt
Nam từ đầu 2017, kéo giá bán nhiều mẫu xe xuống ngang ngửa với khu vực. Nhiều
người tiêu dùng Việt tin rằng giá xe sẽ tiếp tục hạ khi thuế nhập khẩu nội khối ASEAN
về 0% từ 2018 theo Hiệp định thương mại ATIGA.
Về phía các doanh nghiệp lắp ráp, quyết tâm của THACO và Hyundai đều được đánh
giá rất triển vọng. Đề xuất miễn thuế tiêu thụ đặc biệt phần giá trị tạo ra trong nước của
Bộ Tài chính nếu đi vào hiện thực sẽ khiến giá bán xe giảm thêm hàng trăm triệu.
Viễn cảnh ôtô hóa thêm rõ ràng qua lễ khởi công dự án VINFAST. Tại buổi khởi công
dự án, Vingroup cam kết hỗ trợ và hợp tác với các nhà sản xuất Việt Nam để cùng sản
xuất và phát triển các linh kiện, từng bước đạt được tỷ lệ nội địa hóa 60%. Vingroup cho
hay họ có dây chuyền khép kín trong chuỗi, từ việc làm vỏ, động cơ, dập ép đến sơn xe,
lắp ráp. Nếu làm được, Vingroup sẽ là đơn vị đầu tiên sản xuất động cơ ôtô tại Việt
Nam. Tổng mức đầu tư cho dự án, theo công bố của ơng Lê Văn Thành, Bí thư Thành
ủy Hải Phịng, là 35.000 tỷ đồng. Một tháng sau lễ khởi công, VINFAST vừa cơng bố
20 mẫu thiết kế cho dịng xe sedan và SUV của hãng để nhận góp ý từ phía người tiêu
dùng.
Theo báo cáo bán hàng của Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Việt Nam (VAMA), doanh
số bán hàng của toàn thị trường trong tháng 3/2018 đạt 21.127 xe, tăng 70% so với tháng
2/2018 và giảm 21% so với tháng 3/2017.
Trong đó bao gồm 12.858 xe du lịch; 6.949 xe thương mại và 1.320 xe chuyên dụng.
So với tháng trước, doanh số xe du lịch tăng 48%; xe thương mại tăng 109% và xe
chuyên dụng tăng 222%.
Sản lượng của xe lắp ráp trong nước đạt 18.777 xe, tăng 76% so với tháng trước và số
lượng xe nhập khẩu nguyên chiếc là 2.350 xe, tăng 37% so với tháng trước.
Tuy nhiên, nếu so sánh với cùng kỳ năm ngối, thì tổng doanh số bán hàng của tồn
thị trường tính đến hết tháng 3/2018 giảm 8% so, bao gồm: Xe ô tô du lịch giảm 4%; xe
thương mại giảm 11% và xe chuyên dụng giảm 40% so với cùng kì năm ngối.
Về thị phần, trong tháng 3/2018 Thaco vẫn là nhà sản xuất ô tô chiếm thị phần lớn
nhất trên thị trường với 40,8%, nhưng đã có sự sụt giảm so với tháng trước (44,4%).
Ngược lại, nhà sản xuất chiếm thị phần lớn thứ 2 là Toyota có sự tăng nhẹ từ mức
20,2% lên 21,5%. Các nhà sản xuất khác như Ford và Honda khơng có nhiều sự thay
đổi, Ford chiếm 9,1% còn Honda chiếm 6,3% thị phần.
Sinh viên thực hiện: Đậu Quốc Thịnh
Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quang Trung
4
Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA FORTUNER 2018 bằng
phần mềm Ansys – Fluent
Trong tháng 3 vừa qua, mặc dù Honda đã nhập khẩu thành công lô hàng 2.000 xe từ
Thái Lan nhưng phần lớn sẽ được bán ra từ tháng 4/2018 nên nhiều khả năng, thị phần
của hãng xe này sẽ tăng lên trong tháng tới.
Hình 1.2 - Tỷ lệ bán hàng của các hãng xe ô tô tại Việt Nam vào tháng 2/2018
Hình 1.3 - Tỷ lệ bán hàng của các hãng xe ô tô tại Việt Nam vào tháng 3/2018
Những kết quả và số liệu trên cho thấy, bước đầu nhu cầu và thị trường ô tô tại Việt
Nam đã có dấu hiệu khởi sắc trở lại. Dự là trong tương lai sẽ là những bước tiến mới
của ngành công nghiệp ô tô tại Việt Nam
Sinh viên thực hiện: Đậu Quốc Thịnh
Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quang Trung
5
Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA FORTUNER 2018 bằng
phần mềm Ansys – Fluent
1.1.2. Định hướng phát triển ngành công nghiệp ô tô tại Việt Nam
Công nghiệp ô tô là ngành tạo động lực quan trọng thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp
hóa - hiện đại hóa, cần được khuyến khích phát triển bằng những chính sách ổn định,
nhất quán và dài hạn. Chính vì thế, vào tháng 7/2014 Thủ tưởng Chính phủ đã ban hành
hai văn bản quan trọng là:
- Quyết định số 1168/QĐ-TTg phê duyệt Chiến lược phát triển ngành cơng nghiệp
ơ tơ Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035.
-
Quyết định số 1211/QĐ-TTg phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp
ô tô Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030.
Trong “ Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2025, tầm
nhìn 2035” nêu rõ:
-
-
Mục tiêu tổng quát của Chiến lược: Xây dựng ngành công nghiệp ô tô Việt Nam
trở thành ngành công nghiệp quan trọng, đáp ứng nhu cầu thị trường nội địa về
các loại xe có lợi thế cạnh tranh, tham gia xuất khẩu, tạo động lực thúc đẩy sự
phát triển của các ngành công nghiệp khác và nâng cao năng lực cạnh tranh để
trở thành nhà cung cấp linh kiện, phụ tùng trong chuỗi sản xuất công nghiệp ơ tơ
thế giới.
Các nhóm sản phẩm ưu tiên gồm: Dòng xe tải nhỏ đa dụng phục vụ cho sản xuất
nông nghiệp, nông thôn và các loại xe khách tầm trung và tầm ngắn chạy liên
tỉnh, huyện, nội đô... với giá thành hợp lý, an tồn và tiện dụng. Dịng xe cá nhân
kích thước nhỏ, tiêu thụ ít năng lượng phù hợp với hạ tầng giao thông và thu nhập
của người dân. Các chi tiết, linh kiện, quan trọng như bộ truyền động, hộp số,
động cơ, thân vỏ xe... cho một vài chủng loại xe; tăng cường hợp tác với các hãng
-
-
ô tô lớn để lựa chọn chủng loại phụ tùng, linh kiện mà Việt Nam có thể sản xuất
để đảm nhận vai trị mắt xích trong chuỗi sản xuất và cung ứng tồn cầu, trên cơ
sở đó đầu tư công nghệ tiên tiến, sản xuất phục vụ xuất khẩu.
Năm 2020, tổng sản lượng xe đạt ~ 227.500 chiếc. Năm 2025, con số này là ~
466.400 chiếc và tới năm 2035, tổng sản lượng xe đạt ~ 1.531.400 chiếc. Tỷ lệ
xe sản xuất lắp ráp trong nước lần lượt là ~ 67%, ~ 70% và ~ 78%. Tổng lượng
xe xuất khẩu trong các mốc năm 2020, 2025 và 2035 là ~ 20.000 chiếc, ~ 37.000
chiếc và ~ 90.000 chiếc.
Chiến lược định hướng hình thành một số trung tâm/cụm liên kết công nghiệp ô
tô tập trung trên cơ sở tổ chức, sắp xếp lại sản xuất. Đẩy mạnh hợp tác - liên kết
giữa các doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ô tô, các doanh nghiệp công nghiệp hỗ
Sinh viên thực hiện: Đậu Quốc Thịnh
Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quang Trung
6
Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA FORTUNER 2018 bằng
phần mềm Ansys – Fluent
trợ, các cơ sở nghiên cứu - triển khai và các cơ sở đào tạo thuộc mọi thành phần
kinh tế để nâng cao hiệu quả đầu tư và tăng cường khả năng chun mơn hóa.
Trong “Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2020, tầm
nhìn đến năm 2030” , lĩnh vực sản xuất ô tô cá nhân đến 9 chỗ ngồi được ưu tiên. Cụ
thể:
-
Dự kiến tỷ trọng số lượng xe sản xuất lắp ráp trong nước so với tổng nhu cầu nội
địa: Năm 2020 chiếm 60%, năm 2025 chiếm 65%, năm 2030 chiếm 70%.
-
Dự kiến sản lượng xe trong các năm: 2020 là 114.053 chiếc ( trong tổng số
-
227.496 chiếc các loại), năm 2025 là 237.900 chiếc (trong tổng số 466.375 chiếc
các loại), năm 2030 là 451.512 chiếc ( trong tổng số 862.761 chiếc các loại)
Dự kiến tốc độ tăng trưởng các năm: giai đoạn 2016 – 2020 là 16%, giai đoạn từ
-
-
2021 – 2030 là 14,75%.
Dự kiến xuất khẩu nguyên chiếc và phụ tùng: Năm 2020 là 5000 chiếc ( trong
tổng 20000 chiếc các loại), năm 2030 là 30000 chiếc ( trong tổng 60000 xe các
loại)
Về công nghiệp hỗ trợ: Giai đoạn đến năm 2020, cơ bản hình thành ngành cơng
nghiệp hỗ trợ cho sản xuất ô tô. Phấn đấu đáp ứng 30 - 40% (về giá trị) nhu cầu
linh kiện, phụ tùng của sản xuất, lắp ráp xe ô tô trong nước, chế tạo được một số
chi tiết quan trọng trong bộ phận truyền động, hộp số, động cơ (nhất là cho xe
khách và xe tải nhẹ), từng bước tham gia hệ thống cung ứng các linh kiện, phụ
tùng trong chuỗi giá trị tồn cầu của cơng nghiệp ơ tơ thế giới. Giai đoạn 2021 2025, tiếp tục phát triển công nghiệp hỗ trợ cho sản xuất ô tô, đảm bảo cung ứng
40 - 45% (về giá trị) nhu cầu về linh kiện, phụ tùng phục vụ sản xuất, lắp ráp ô
tô trong nước, đồng thời đẩy mạnh xuất khẩu, tham gia sâu hơn vào chuỗi giá trị
toàn cầu của ngành công nghiệp ô tô khu vực và thế giới. Giai đoạn 2026 - 2030,
công nghiệp hỗ trợ phát triển cả về quy mô sản lượng và chủng loại sản phẩm,
đảm bảo cung ứng trên 50% (về giá trị) nhu cầu về linh kiện, phụ tùng phục vụ
sản xuất lắp ráp ô tô trong nước, phấn đấu trở thành nơi cung cấp quan trọng một
số loại linh kiện, phụ tùng cho ngành công nghiệp ô tô khu vực và thế giới.
Có thể thấy rằng, nhiệm vụ đặt ra cho các nhà sản xuất ô tô tại Việt Nam là rất nặng
nề và cần phải tập trung mọi nguồn lực để thực hiện. Tuy có nhiều khó khăn và thách
thức ban đầu nhưng ngành cơng nghiệp ơ tơ cũng có cơ hội để trở thành một trong các
ngành mũi nhọn, góp phần lớn phát triển kinh tế của đất nước.
1.1.3. Thực trạng và nhu cầu nâng cao chất lượng
Sinh viên thực hiện: Đậu Quốc Thịnh
Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quang Trung
7
Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA FORTUNER 2018 bằng
phần mềm Ansys – Fluent
Hiện nay chúng ta có một số doanh nghiệp đầu tư sản xuất và lắp ráp ô tô du lịch, phục
vụ giao thông công cộng. Các doanh nghiệp lớn có Trường Hải và gần đây có Vinfast
của Tập Đồn Vingroup. Ngồi ra cịn có các liên doanh như Daewoo, Hyundai, Honda,
Mazda, Mercedes-Benz… cũng đã tạo nên những bước tiến mới, mạnh mẽ trong lĩnh
vực sản xuất xe du lịch.
Mặc dù đã có được những thành tựu đáng kể như trên, nhìn vào thực trạng thì có
thể thấy tất cả các doanh nghiệp sản xuất ô tô du lịch trên đây thực chất chỉ là các cơ sở
lắp ráp xe dựa trên các bộ phụ tùng nhập khẩu. Phần cơng việc chính được thực hiện
trong nước là sản xuất khung vỏ với các công nghệ hàn, sơn và lắp ráp nội thất. Với
mức đầu tư về chất xám và trang thiết bị còn khiêm tốn, chất lượng của các sản phẩm
của các cơ sở lắp ráp trong nước còn ở mức độ hạn chế. Tuy nhiên, đây là nguồn cung
cấp ô tô du lịch chủ yếu cho thị trường trong nước hiện nay nhờ có ưu thế về giá
thành.
Như vậy, có thể thấy rằng vỏ xe ơ tơ du lịch trong nước vẫn được chế tạo theo công
nghệ lạc hậu. Vấn đề nghiên cứu, tối ưu hóa kết cấu của vỏ xe nhằm nâng cao các chỉ
tiêu kinh tế kỹ thuật vận hành của ô tô chưa nhận được sự quan tâm đầu tư của các nhà
sản xuất.
Trước tình hình trên, để những chiếc ơ tơ du lịch Việt Nam có thể cạnh tranh được với
ơ tơ nhập khẩu thì cần phải có đầu tư chiều sâu, đặc biệt là đầu tư cho lĩnh vực nghiên
cứu phát triển sản phẩm có chất lượng cao. Một trong những vấn đề quan trọng hàng
đầu cần được ưu tiên đầu tư nghiên cứu là tối ưu hóa dạng khí động học vỏ xe nhằm
giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và nâng cao tính an tồn chuyển động.
1.2. Giới thiệu về vỏ thân xe ô tô
Ngày nay ta luôn thấy được những chiếc xe ô tô với kiểu dáng trang nhã, lịch lãm và
sang trọng. Nhưng hãy tưởng tượng khi chiếc ô tô đó trong trạng thái khơng có vỏ xe
thì như thế nào ?
Từ trước tới nay, ta vẫn thường nghe câu nói “ Người đẹp vì lụa” và quả thật khơng
sai chút nào, không chỉ đúng với con người mà đúng với cả chiếc ô tô nữa. Cho nên vỏ
xe không chỉ để bọc xe, mà vỏ ơtơ đóng vai trị hết sức quan trọng cho việc tạo hình
dáng bên ngồi, là bộ phận tạo khơng gian tiện ích bên trong và ảnh hưởng lớn tới lực
khí động cũng như tiếng ồn cho ôtô. Những mẫu vỏ xe đầu tiên được thế giới thừa nhận
có kiểu dáng đẹp nhất là của Anh quốc và Ý.
Sinh viên thực hiện: Đậu Quốc Thịnh
Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quang Trung
8
Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA FORTUNER 2018 bằng
phần mềm Ansys – Fluent
Hình 1.4 - Kết cấu khung và thân vỏ dạng tấm của xe ô tô du lịch 4 chỗ ngồi
Ngày nay vỏ ôtô rất đa dạng, phong phú về hình thức lẫn màu sắc và quyết định đến
kiểu dáng của ơtơ. Tuy nhiên, những đường nét chính của vỏ ơtơ cần thiết phải đảm bảo
mỹ quan, hình dáng khí động học, an tồn chủ động lẫn thụ động, bảo vệ được con
người, hàng hóa và thị hiếu của người sử dụng.
Vỏ ôtô liên tục được đầu tư, phát triển về kiểu dáng, công nghệ chế tạo, công nghệ vật
liệu, công nghệ sơn và màu sơn nhằm đáp ứng yêu cầu khắt khe của khách hàng. Phần
lớn vỏ ôtô được chế tạo từ nhiều tấm thép, tấm nhựa và tấm composit riêng biệt. Các
tấm này được tạo hình nhờ khn ép định hình bằng thủy lực kết hợp với gia nhiệt một
cách chính xác và được ghép lại với nhau nhờ hàn dập, vít ngạnh hoặc các nẫy.
Hình 1.5 - Kết cấu vỏ xe chịu tải, loại thông dụng trên xe con hiện nay
Sinh viên thực hiện: Đậu Quốc Thịnh
Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quang Trung
9
Đánh giá ảnh hưởng biên dạng thân xe đến lực cản trên xe du lịch TOYOTA FORTUNER 2018 bằng
phần mềm Ansys – Fluent
1.2.1. Phân loại thân vỏ ô tô
Thực tế trên thị trường vỏ ôtô khá đa dạng, phong phú về chủng loại và kết cấu. Tuy
nhiên căn cứ vào chủng loại, công dụng của ôtô, kiểu dáng và khả năng chịu tải có một
số loại sau:
- Theo khả năng chịu tải của vỏ:
• Vỏ khơng chịu tải: Loại này thường được sử dụng cho hầu hết các ôtô vận tải,
ôtô khách và một số ôtô bán tải, ôtô du lịch khơng u cầu cao về tính thẩm
mỹ, chất lượng độ ồn. Khi đó vỏ chỉ đóng vai trị tạo khơng gian bố trí người
ngồi trên ơtơ và được tách rời khỏi khung, gầm ôtô. Các lực, mô-men tác dụng
trong q trình chuyển động được khung chịu tồn bộ. Ưu điểm của loại này
là việc chế tạo, lắp đặt vỏ đơn giản. Bên cạnh ưu điểm là các nhược điểm như
kiểu dáng thường ít đáp ứng được nhu cầu về thẩm mỹ và khả năng chống ồn
cũng như hình dáng khí động của ơtơ.
• Vỏ chịu tải một phần: Loại này được sử dụng khá phổ biến trên các ôtô khách
và ơtơ du lịch. Khi đó các lực, mơ-men tác dụng trong quá trình chuyển động
được khung chịu tải và một phần được truyền cho vỏ, tải chủ yếu là lực tác
dụng theo phương thẳng đứng. Ưu điểm của các loại vỏ kiểu này là chế tạo
đơn giản, giảm thiểu được tiếng ồn so với loại trên nhưng khả năng đáp ứng
hình dáng khí động cịn hạn chế.
• Vỏ chịu tải: Kiểu vỏ này thường sử dụng chủ yếu cho ôtô du lịch và một số
rất ít ôtô khách. Với loại vỏ này tồn bộ các lực, mơ-men tác dụng trong q
trình chuyển động đều vỏ chịu tải hồn tồn. Loại vỏ này có ưu điểm tạo dáng
điệu đẹp, khả năng giảm thiểu tiếng ồn cao, hình dáng khí động tốt. Tuy nhiên
công nghệ chế tạo, lắp đặt khá phức tạp dẫn đến chi phí sản xuất lớn, giá thành
cao. Thông thường các vỏ này được gia công thêm các khung chịu lực bên
trong các tấm vỏ để tăng thêm độ cứng vững khi chịu tải.
- Theo cấu trúc vỏ:
• Vỏ xe có cấu trúc dạng hộp: Sau khi khung xe được định hình, các chi tiết
dạng tấm sẽ được hàn ghép vào bên trong và bên ngoài khung xe tạo thành kết
cấu vỏ xe dạng hộp kín và rỗng vừa có tác dụng giảm tải trọng nhưng vẫn đảm
bảo độ bền kết cấu. Tuy nhiên, khi vỏ bị móp méo, biến dáng hoặc hỏng do
va chạm thì rất khó phục chế và thay thế.
Sinh viên thực hiện: Đậu Quốc Thịnh
Hướng dẫn: ThS. Nguyễn Quang Trung
10
