HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG GIÓ TÁC DỤNG
LÊN ANTEN PHỤC VỤ QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
HỆ THỐNG CƠ KHÍ-ĐIỀU KHIỂN ANTEN
GIÁM SÁT VỆ TINH ĐỊA TĨNH ĐƯỜNG KÍNH 7,6 M
Phạm Quốc Hoàng, Đỗ Mạnh Tùng, Bùi Hữu Toán
Học viện Kỹ thuật Quân sự

TÓM TẮT:
Anten giám sát vệ tinh địa tĩnh (VTĐT) là
phương pháp mô hình hóa số dòng chảy rối của
anten dùng để thu tín hiệu từ một hoặc một số vệ
khí và tính toán tải trọng gió tác dụng lên trạm
tinh địa tĩnh (các vệ tinh bay trên quỹ đạo địa tĩnh,
Anten giám sát VTĐT đường kính 7,6 m nhờ sử
ở độ cao 35.786 km phía trên đường xích đạo của
dụng mô đun CFX của tổ hợp chương trình
Trái đất) phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau.
Ansys. Các kết quả tính toán thu được là số liệu
Khả năng chịu tải, độ ổn định tín hiệu thu, khả
đầu vào quan trọng phục vụ cho quá trình tính
năng đỡ và hướng anten quay chính xác đến một
toán thiết kế hệ thống cơ khí – điều khiển anten
VTĐT nào đó trong không gian phụ thuộc nhiều
giám sát VTĐT.
vào hệ thống cơ khí-điều khiển. Bài báo giới thiệu
Từ khóa: anten, vệ tinh địa tĩnh, tải trọng gió, hệ cơ khí-điều khiển, Ansys CFX

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

cách thiết lập một số bề mặt tường để đảm bảo
khả năng bị chặn là ít hơn 5%. Ngoài ra, miền
tính toán này cần có kích thước phù hợp với kích
thước của vật thể được đặt trong dòng chảy của
gió để kết quả tính toán đạt được là tin cậy. Mối
quan hệ giữa kích thước của miền tính toán
(L1+h+L2)BxH và kích thước vật thể lxbxh trong
miền tính toán để kết quả tính toán tin cậy được
thể hiện trong Bảng 1 và trên Hình 1 [1, 2].

Bảng 1. Thiết lập miền tính toán

Kích thước mô hình
Kích thước miền tính toán

LxHxB
L1≥5l

L2≥15l

H≥8h

B≥10b

Trang 307


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM


u y  0,68.u . y  5

0,17

.

(1)

Tại đầu ra (Outlet), Gradient của bất kỳ số đại
lượng vật lý nào trong trường dòng chảy bằng 0:

p v w


 0,
y y y

Trang 308

(2)

Trong miền tính toán (Domain): trạng thái
của dòng khí rối không nén được xung quanh
chảo Anten được xác định bởi phương trình
Navier-Stokes, có dạng [3]:

 vi
 y  0,
 i


để miêu tả và giải phương trình (3).

3. THIẾT LẬP LƯỚI PHẦN TỬ CHO MÔ HÌNH
Lưới phần tử cho miền tính toán được xây
dựng bởi phần tử tứ diện với các lớp phần tử
hình lăng trụ gần các biên cứng (wall) và các
công cụ CFX-Mesh của tổ hợp chương trình
Ansys. Ngoài ra, chúng ta sử dụng các công cụ
Egde sizing, Inflation và phương pháp chia lưới
được công bố trên [1, 4], để chia lưới cho các mặt

a)

và các đường phức tạp trên các mặt anten và mặt
đất. Chất lượng lưới phần tử của mô hình tính
toán được đánh giá qua đại lượng y+ theo công
thức [5]:

y 

u y
,


(4)

trong đó: u - vận tốc mài sát; - mật độ khí;
- hệ số động học của tính nhớt của dòng khí.

b)

001800. Tính toán được thực hiện nhờ phương

Trang 309


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM

Hình 7. Trường phân bố vận tốc và dòng vận tốc trong mặt phẳng đối xứng anten khi hướng gió 0

0

Hình 8. Trường phân bố áp suất trên mặt phẳng đối xứng và các bề mặt của anten khi hướng gió 0

0

Hình 9. Trường phân bố vận tốc và dòng vận tốc trong mặt phẳng đối xứng Anten khi hướng gió 60

0

Hình 10. Trường phân bố áp suất trên mặt phẳng đối xứng và các bề mặt của anten khi hướng gió 60

0

Hình 11. Trường phân bố áp suất trên mặt phẳng đối xứng và các bề mặt của anten khi hướng gió 90

0

Trang 310



đến 180 . Kết quả tính toán chỉ ra rằng, lực đẩy
khí động (theo phương Ox) đạt giá trị lớn nhất khi
hướng gió tác dụng lên anten =00 (Fx=22174,3
N) và đạt giá trị nhỏ nhất khí hướng gió =900;
Lực nâng khí động Fy (theo phương Oy) và mô

giá

trị

lớn

nhất

khi

hướng

gió

=50-600

(Fy=30670,4 N) và đạt giá trị nhỏ nhất khi =100

0

gió =1400 (Mz=-18145,4 Nm) và đạt giá trị nhỏ
Hình 13).
Kết quả tính toán được sử dụng làm thông


Trang 312

[5]. Yan Liu, Hong-liang Quian and Feng Fan.
The large all-movable antenna and its effect on
reflector surface precision. Advanced steel
construction 2017l 1-29.