BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MÔN ĐỘNG CƠ





ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM FLUENT
TRONG TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ GVHD : Th.S NGUYỄN VĂN LONG GIANG
GVPB : Th.S NGUYỄN TẤN QUỐC
SVTH : NGUYỄN VĂN HẢI : 08105034
NGUYỄN CÔNG VƯƠNG : 08105150TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2012
i
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MÔN ĐỘNG CƠ
NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM FLUENT TRONG
TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ
Sinh viên thực hiện:

góp những ý kiến quý báu cho đồ án tốt nghiệp.
- Toàn thể Gia đình và Bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ chúng tôi trong học tập và trong
cuộc sống.
Tp. HCM, tháng 03 năm 2012
Sinh viên
NGUYỄN VĂN HẢI
NGUYỄN CÔNG VƯƠNG
iii
MỤC LỤC
Nội dung Trang
Trang bìa I
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp II
Lời cảm ơn III
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn IV
Nhận xét của giáo viên phản biện V
Mục lục VI
Lời nói đầu VII
Nội dung VIII
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………….1
1. Lý do chọn đề tài……………………………………………………………… 1
2. 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…………………………………………………………….2
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM FLUENT 6.3 VÀ GAMBIT 2.3……….3
1.1 GIỚI 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………………………………………… 5
1.2 GIỚI THIỆU CÁC NHÓM PHẦN TỬ TRONG PHẦN MỀM…………….7
1.2.1 Giới thiệu các nhóm phần tử trong GAMBIT 2.3………………………….7

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.
Nhóm sinh viên thực hiện
vi
MỞ ĐẦU
1. 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

 Đặt các điều kiện bài toán trong Fluent
 Xuất kết quả mô phỏng
5. 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.

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM FLUENT 6.3 VÀ GAMBIT 2.3
1.1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM :
1.1.1 Giới thiệu về phần mềm Fluent 6.3
FLUENT là phần mềm được ứng dụng rộng rãi khắp trong mọi lĩnh vực công nghiệp như sự
cháy trong lò, từ thiết kế phòng sạch đến các nhà máy xử lý nước thải và có khả năng mô hình hóa
viii
các đặc tính vật lý cho mô hình dòng chảy chất lưu, rối, trao đổi nhiệt. Phần mềm có khả năng mô
hình hóa động cơ xylanh, thiết bị tuốc-bin, và hệ thống đa pha.
Ngày nay, hàng ngàn công ty trên toàn thế giới đã thành công từ việc sử dụng những công cụ
thiết kế và phân tích quan trọng này, được mở rộng bởi khả năng tương tác đa môi trường khiến
phần mềm trở thành công cụ được sử dụng phổ biến hơn.Với sự nổi tiếng về sự thân thiện và mạnh
mẽ, FLUENT rất dễ sử dụng đối với người mới bắt đầu để nâng cao năng suất và hiệu quả trong
công việc. Đối với các kỹ sư cơ khí, kỹ sư thuỷ điện nếu tiếp cận được chương trình này sẽ mô
phỏng được dòng chảy trong tuốc-bin, dòng chảy trong đường ống áp lực rất tốt. Nó là cầu nối giữa
thí nghiệm mô hình và lý thuyết thông qua máy tính, giúp chúng ta hiểu rõ hơn quá trình vận động
của dòng chảy và sự tương tác trong lý thuyết cơ học chất lỏng, chất khí
a. Các tính năng đặc trưng của phần mềm:
+ Khả năng tạo lưới đa dạng:

+ Đa pha:
FLUENT là phần mềm đứng đầu trong công nghệ mô hình đa pha. Có nhiều cách khác nhau
cho phép các kỹ sư nhìn được bên trong thiết bị thường khó để thăm dò. FLUENT sử dụng mô
hình đa pha Eulerian với các tập hợp riêng rẽ của phương trình chất lỏng để thâm nhập sâu vào
chất lỏng hoặc các pha.Mô hình nhiều pha khác nhau cũng được sử dụng trong FLUENT.
Đối với ứng dụng nhiều pha như cánh bơm, chất lỏng có thể được sử dụng.

+ Dòng phản ứng:
Mô hình phản ứng hóa học, đặc biệt trong điều kiện chảy rối, là một trong các quan tâm đặc
biệt và cũng là đặc trưng ưu việt của phần mềm FLUENT ngay từ khi giai đoạn phần mềm được
hình thành. Những mô hình mới của FLUENT như khái niệm tán xoáy, cũng như mô hình chuẩn
của tán xoáy. Các mô phỏng loại thể khí, than đá và nhiên liệu xăng cháy có thể được giải quyết.
Phần mềm có mô hình để dự báo cho sự hình thành SOx và sự hình thành NOx và sự phá hủy.
1.1.2 Giới thiệu phần mềm Gambit 2.3
x
Phần mềm GAMBIT là môđun xây dựng mô hình hình học và tạo lưới. Giao diện đơn của
GAMBIT cho phép đồng thời xây dựng mô hình hình học và tạo lưới. Là công cụ tiên tiến cho
phép chỉnh sửa và chạy lại các phương án đã chạy trước đó cho nghiên cứu tham số hóa.
GAMBIT tổ hợp được tính tương thích với CAD, làm sạch mô hình hình học, công cụ phân tích
và công cụ chia lưới, tạo nên một đường dẫn hiệu quả từ CAD tới công cụ chia lưới chuyên dụng
của CFD,là một công cụ tiên tiến cho các phân tích kỹ thuật, GAMBIT cung cấp một số công cụ
xây dựng mô hình hình học và chia lưới trong một giao diện thân thiện với người dùng và có tính
tích hợp cao, linh hoạt. Với GAMBIT, trong nhiều ứng dụng, thời gian cần thiết cho tiền xử lý có
thể giảm đáng kể. Hầu như mọi mô hình có thể xây dựng ngay trong GAMBIT, hoặc nhập vào từ
bất kỳ CAD/CAE nổi tiếng nào. Sử dụng công nghệ phủ hình học ảo và các công cụ làm sạch mô
hình, mô hình hình học nhập vào nhanh chóng được chuyển đổi vào các miền dòng chảy một cách
phù hợp. Một tập hợp các công cụ chia lưới tự động hóa cao theo kích thước phần từ đảm bảo lưới
tốt nhất có thể cho dù là đó là lưới có cấu trúc, nhiều khối, hoặc không cấu trúc, hay lai tạo. Số
lượng đầu đọc CAD phong phú có trong GAMBIT cho phép bạn nhập vào bất cứ mô hình hình
học nào vào trong môi trường chia lưới của nó. GAMBIT cũng có công cụ chia lưới tuyệt hảo

1.2.1 Giới thiệu các nhóm phần tử trong GAMBIT 2.3
A. Các nhóm phần tử trong phần mềm:
Khởi động GAMBIT: Start
→
program
→
GAMBIT 2.3
+ Giao diện làm việc chính của GAMBIT 2.3

xii
Thanh Operation
Thanh Global
control
Vùng mô tả lệnh
Thanh Menu
Hình 1.1 Cửa sổ làm việc của Gambit 2.3
Giao diện trong GAMBIT 2.3 bao gồm thanh menu, thanh Operation, thanh Global control và
vùng mô tả lệnh.
+ Thanh Operation
Biểu tượng Mô tả

Biểu tượng tạo điểm
Geometry
Biểu tượng tạo đường thẳng

xiii
Biểu tượng tạo mặt phẳng


Chỉ định vị trí của trục quay cho chuyển động của mô hình bằng
phương pháp con chuột.

Thể hiện các cửa sổ đồ họa

Chỉnh độ sáng hoặc tối của màn hình làm việc

Hiển thị mắt lưới
B. Các lệnh dùng trong quá trình mô phỏng:
a. Phương pháp nhập điểm:
xv

Hình 1.2 Các vị trí để nhập điểm
b. Phương pháp tạo đường:

Hình 1.3 Các vị trí để tạo đường
c. Phương pháp tạo mặt:
Biểu tượng cấu trúc hình
học
Biểu tượng tạo điểm
Vùng nhập tạo độ điểm
Vùng đặt tên điểm
Nhấn APPLY để xác lập
Vùng mô tả lệnh
xvi
Biểu tượng tạo
đường
Menu các lệnh vẻ
đường

Hình 1.7 Công cụ tạo điều kiện biên và loại vật liệu
g. Lưu File
1.2.2 Giới thiệu các nhóm phần tử trong FLUENT 6.3
Khởi động FLUENT: vào Start
→
Program
→
FLUENT. Sau đó sẽ xuất hiện bảng như sau:

Trong mục Versions ta sẽ có các chọn lựa :
+ 2d(single precision): bộ giải chính xác 2 chiều đơn
+2ddp(double precision): bộ giải chính xác 2 chiều, chính xác kép.
+3d: bộ giải chính xác 3 chiều đơn
+3ddp: giải chính xác 3 chiều, chính xác kép.
Trong mục cách thức giải (mode) ta chọn Full Simulation
Sau đó ta nhấn vào Run
xix
Click chọn Export 2-D(x-y) Click Accept lưu File Tên File
+ Giao diện làm việc của FLUENT 6.3 xuất hiện:

Hình 1.8 Giao diện của Fluent 6.3
Trên giao diện sẽ xuất hiện các menu được sắp xếp theo thứ tự các thao tác từ trái qua phải:
a.Menu File:
xx
Hình 1.9 Menu File
- Read: Đọc những file .msh được lưu từ GAMBIT, và những file .cas, hoặc .dat là những kết
quả được lưu trong FLUENT.

- Initialize: khởi đầu quá trình giải
xxii
- Monitor: hiển thị kết quả các giá trị vận tốc , các hệ số, cho phép ta có thể in hoặc plot đồ
thị - một cách hiển thị kết quả trong xử lý kết quả mô phỏng bằng FLUENT.
Slove
→
iterate: bắt đầu quá trình giải.

Hình 1.12 Menu Solve
e. Menu Adapt:

Hình 1.13 Menu Adapt
xxiii
Được dùng để hoàn thiện chất lượng lưới chia. Chức năng thay đổi lưới phù hợp theo yêu cầu
giải bài toán của FLUENT cho phép làm mịn hoặc làm thô lưới tính toán dựa trên mô hình hình học
và dữ liệu số của phương pháp giải.
Ngoài ra, FLUENT cung cấp các công cụ để tạo và quan sát miền lưới được thích ứng tuỳ theo
các ứng dụng đặc biệt.

- Boundary Adapt: biên khảo sát.
- Region: miền khảo sát
- Volume: thể tích lưới.
f. Menu Suface: trong menu này ta có thể tạo các khu vực, điểm, đường trên mô hình, từ đó ta
có thể lấy các giá trị áp suất, nhiệt độ, vận tốc tại các điểm đó và hiển thị nó ra
Hình 1.14 Menu Surface
g. Menu Display: Xuất kết quả mô phỏng dạng hình ảnh, véctơ, lưới
xxiv

Hình 1.15 Menu Display
h.Menu plot: xuất kết quả mô phỏng ra dạng đồ thị, biểu đồ, từ đó có thể so sánh với thực