Ứng Dụng Phương Pháp Lọc Kalman Hiệu Chỉnh Bài Toán Vật Thể Chuyển Động Dưới Nước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN VĂN TÙNG

ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP LỌC KALMAN

HIỆU CHỈNH BÀI TOÁN

VẬT THỂ CHUYỂN ĐỘNG DƢỚI NƢỚC

LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2018

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

NGUYỄN VĂN TÙNG

ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP LỌC KALMAN

HIỆU CHỈNH BÀI TOÁN

VẬT THỂ CHUYỂN ĐỘNG DƢỚI NƢỚC

Ngành: Cơ kỹ thuật

Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật

Mã số: 8520101.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN TẤT THẮNG

Hà Nội – 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn “Ứng dụng phương pháp lọc Kalman hiệu chỉnh bài

toán vật thể chuyển động dưới nước là c ng tr nh nghiên c u c a ản th n i s

h ng n c a TS. N ễn Tất Thắng C c tài li u đ c s ng đ u c ngu n gốc

r ràng và đ c ghi trong ph n tài li u tham khảo Số li u t nh to n và k t quả c a

luận văn hoàn toàn trung th c N u sai tôi xin ch u hoàn toàn tr ch nhi m và c c h nh

th c k luật c a nhà tr ng

Tác giả

Nguyễn Văn Tùng

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn các th y, c gi o đã tham gia giảng dạy và đào tạo

trong th i gian tôi học tập tại khoa Cơ học kỹ thuật và T động h a, tr ng Đại học

Công ngh – ĐHQG HN Đặc bi t tôi xin bày tỏ lòng bi t ơn ch n thành t i TS.

Nguyễn Tất Thắng và các cộng s đã tận t nh h ng d n, giúp đỡ tôi hoàn thành luận

văn này

Tác giả

Nguyễn Văn Tùng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1

Chƣơn 1 – Tổng quan chuyển độn tron môi trƣờn nƣớc của vật thể dạng mảnh...... 3

1.1. Đặc điểm chuyển động vật thể dạng mảnh khi có hi u ng khoang rỗng .......................... 3

1.1.1. Ngu n gốc, ản chất c a hi u ng khoang rỗng........................................................ 3

1.1.2. Hi u ng khoang rỗng c a vật thể dạng mảnh di chuyển i n c ........................ 4

1.1.3. ạng chuyển động c a vật thể dạng mảnh trong khoang rỗng.................................. 6

1.2. T nh h nh nghiên c u v chuyển động i n c c a vật thể dạng mảnh ......................... 7

1.2.1. C c nghiên c u điển h nh v chuyển động i n c c a vật thể v i hi u ng

khoang rỗng c a c c t c giả n c ngoài................................................................................ 7

1.2.2. C c nghiên c u điển h nh v chuyển động i n c c a vật thể v i hi u ng

khoang rỗng c a c c t c giả trong n c .............................................................................. 10

Chƣơn 2 – Mô hình mô tả chuyển động của vật thể tron môi trƣờn nƣớc khi có

khoang rỗng xuất hiện............................................................................................................ 12

2.1. M h nh động l c học vật thể chuyển động trong khoang rỗng ....................................... 12

2.2. M h nh động l c học dòng chảy (n c) xung quanh vật thể .......................................... 16

2.2.1. Mô hình dòng hỗn h p (Mixture model) ................................................................. 16

2.2.2. Mô hình dòng chảy rối Realizable k – ε................................................................... 17

2.2.3. Mô hình khoang rỗng (Cavitation model)................................................................ 19

Chƣơn 3 – Ứng dụn phƣơn pháp lọc Kalman vào bài toán vật thể chuyển độn dƣới

nƣớc có sự xuất hiện khoang rỗng ........................................................................................ 20

3.1. Gi i thi u v ph ơng ph p lọc Kalman ............................................................................ 20

3.1.1. Ph ơng ph p lọc Kalman cổ điển ............................................................................ 20

3.1.2. Ph ơng ph p lọc Kalman phi tuy n......................................................................... 22

3.2. K t h p bộ lọc Kalman SEIK v i ANSYS Fluent............................................................ 27

3.3. Mô hình mô phỏng trên ANSYS Fluent ........................................................................... 29

3.3.1. Xây d ng l i tính toán ........................................................................................... 29

3.3.2. Thi t lập trên ANSYS Fluent................................................................................... 31

Chƣơn 4 – Kết quả tính toán với mô hình số kết hợp ....................................................... 35

4.1. Vận tốc chuyển động trong khoang rỗng c a vật thể........................................................ 35

4.1.1. So sánh v i giá tr tham khảo giả đ nh..................................................................... 35

4.1.2. So sánh v i th c đo liên t c..................................................................................... 36

4.1.3. So sánh v i th c đo gi n đoạn ................................................................................. 37

4.2. K t quả mô phỏng s hình thành khoang rỗng bao quanh vật thể.................................... 38

KẾT LUẬN ............................................................................................................................. 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 42

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN

VĂN ......................................................................................................................................... 44

PHỤ LỤC ................................................................................................................................ 45