SỬ DỤNG SIMCENTER FLOEFD ĐỂ MÔ PHỎNG TRONG THỂ THAO

Voxdale là công ty thiết kế và kỹ thuật có trụ sở tại Bỉ. Chúng tôi tin rằng thể thao và công nghệ luôn song hành cùng nhau. Đặc biệt là khi bạn đang tìm kiếm những marginal gain có thể tạo ra tác động lớn nhất, chính là sự khác biệt giữa chiến thắng và thua cuộc. Bằng cách sử dụng công nghệ Simcenter FLOEFD™, CFD (Computation Fluid Dynamics), chúng tôi luôn đi đầu trong đổi mới công nghệ, đặc biệt là trong ngành mô phỏng thể thao.

Thắt chặt nón bảo hiểm

Đối với chúng tôi, thể thao là tất cả những gì về cảm xúc. Năm ngoái, Maillot Jaune quyết định time-trial tại cuộc thi Tour de France, điều này vẫn còn mới trong ký ức của nhiều người hâm mộ đua xe đạp. Trong giai đoạn thi đấu hẹn giờ này, Roglic đã đánh mất chiến thắng tưởng chừng như nắm chắc trong tay khi đối thủ của anh ta Pogacar chiếm vị trí dẫn đầu trong cuộc thi phân loại tổng thể tại La Planche des Belles Filles. Ngay sau khi cuộc đua kết thúc, chiếc nón bảo hiểm của Roglic đã trở thành tâm điểm tranh luận. Tay đua người Slovenia có trải qua một ngày thi đấu kém may mắn không? Hay chiếc nón bảo hiểm có thể là lý do khiến anh ta thua cuộc?

Chỉ riêng chiếc nón bảo hiểm không thể là nguyên nhân duy nhất dẫn đến sự khác biệt giữa hai tay đua. Cả đội đua xe đạp chuyên nghiệp Jumbo-Visma và nhà sản xuất nón bảo hiểm Lazer đã thực hiện nhiều thử nghiệm để cải thiện tính khí động học của tay đua ngôi sao và thiết bị của anh ta. Với sự giúp đỡ của Voxdale, Lazer đã thay đổi thiết kế và cải thiện tính khí động học của nón bảo hiểm. Kết quả của sự tối ưu hóa này đã được thể hiện rõ trong cuộc thi Men’s Time-Trial tại Thế vận hội Tokyo vào đầu năm nay. Roglic đã giành huy chương vàng!

Chuông xe trượt tuyết

Do ảnh hưởng của đại dịch covid, thế vận hội mùa đông sẽ diễn ra vào năm sau – năm 2022. Một tin tuyệt vời cho những người đam mê thể thao, đó là Voxdale đã làm việc cùng với nhiều đội trượt băng quốc gia trong vài năm nay để phát triển và tối ưu hóa thiết bị mà các vận động viên sử dụng.

Sau khi đẩy chiếc xe trượt băng lên vận tốc 40 km/ h chỉ trên 50 mét băng, trọng lực sẽ đóng vai trò là lực gia tốc. Từ thời điểm đó trở đi, chủ yếu là khí động học quyết định tốc độ của xe bobsleigh. Để đạt được hiệu suất tối đa, chúng tôi đã sử dụng Simcenter FLOEFD để tối ưu hóa thiết kế của xe trượt băng. Làm việc để giảm thiểu diện tích bề mặt phía trước và hệ số cản. CFD là một công cụ rất mạnh để so sánh các khái niệm khác nhau trong giai đoạn thiết kế như vậy, vì chúng ta có thể hình dung và nghiên cứu chi tiết cấu trúc dòng chảy. Đồng thời, có thể tiến hành các thí nghiệm gần đúng với các điều kiện yêu cầu. Ví dụ như nhiệt độ thấp và tốc độ cao có thể gây khó khan trong cuộc sống thực.

Bernico sử dụng CFD để lướt sóng

Chỉ cần một bước nhỏ để chuyển nước từ thể rắn sang thể lỏng, đặc biệt là trong CFD! Bernico International chế tạo các xuồng điện tùy chỉnh cho các hoạt động giải trí và đua thuyền. Đối với ý tưởng về thuyền đua mới, Bernico đã thuê Voxdale để thiết lập thiết kế cuối cùng và đạt được hiệu suất cao nhất.

Việc tối ưu hóa hiệu quả khí động học của thuyền đua là một thách thức vì sự kết hợp của động lực học chất lỏng trên và dưới mực nước. Đối với vấn đề cụ thể này, nhóm kỹ sư tại Voxdale đã sử dụng tính năng Free Surface có sẵn trong phần mềm Simcenter FLOEFD, cho phép các kỹ sư điều tra tiến trình đánh thức phía sau con thuyền và tối ưu hóa thân tàu trong tình huống thực tế.

Sử dụng bản sao kỹ thuật số

Voxdale có một lịch sử phong phú về việc sử dụng CFD trong hoạt động thể thao, đặc biệt là trong môn đua xe đạp. Bạn có biết rằng một số loại xe đạp nhanh nhất trong pro peloton được phát triển ở Bỉ, với sự giúp đỡ của Voxdale? Cùng với bộ phận R&D của Ridley – một trong những nhà sản xuất xe đạp hàng đầu của Châu Âu, chúng tôi đã làm việc với một khung xe đạp mới, được tối ưu hóa dành cho các cuộc đua đường trường.

Khi đi trên 45km/ h trên đường bằng phẳng, 90% tổng năng lượng của người đi xe đạp sẽ vượt qua lực cản khí động học. Vì có mối tương quan bậc hai giữa lực cản và vận tốc, hai yếu tố này có nghĩa là tối ưu hóa thiết bị của vận động viên sao cho hiệu quả nhất có thể về mặt khí động học là điều tối quan trọng.

Quá trình thiết kế của chiếc xe đạp mới này là minh họa hoàn hảo cho các công nghệ mới hiện có đang kết hợp với nhau. Voxdale bắt đầu bằng việc chế tạo một chiếc xe đạp 3D kỹ thuật số để phân tích và tối ưu hóa nó bằng cách sử dụng CFD. Đạp xe trong một cơn gió ngược cho kết quả hoàn hảo là điều không thực tế. Sử dụng Simcenter FLOEFD có thể mô phỏng luồng không khí đến từ nhiều góc độ khác nhau ảnh hưởng đến tốc độ đạp xe. Sau đó, chúng ta có thể phân tích chi tiết ảnh hưởng của nó đối với từng bộ phận của xe đạp. Trong giai đoạn thiết kế CFD, một số tính năng thiết yếu đã được thiết lập mang lại lợi thế cho Ridley Noah Fast so với các đối thủ cạnh tranh của họ.

Giai đoạn tiếp theo chứng kiến mô hình CAD được đưa vào cuộc sống thực bằng cách sử dụng các chi tiết in 3D để tạo ra một mô hình đường hầm gió toàn diện. Các mô phỏng ban đầu đã được xác nhận trong cuộc sống thực. Sau một số điều chỉnh chính thức cuối cùng, Ridley đã có thể bắt đầu sản xuất khung xe.

CFD tạo ra chiếc xe đạp hoàn hảo

Sử dụng CFD trong một dự án như thế này là một yếu tố giúp thay đổi cuộc chơi. Khí động học mang lại tác động lớn, đặc biệt là trong đua đạp xe. Hãy nghĩ về việc các tay đua gặp ít lực cản hơn khi cùng nhau chạy xe. Hoặc sự kết hợp hoàn hảo giữa một chiếc nón bảo hiểm cụ thể tạo nên sự chuyển tiếp liền mạch lên lưng của vận động viên. Bằng cách sử dụng CFD, tiêu điểm có thể được giữ trên hình ảnh lớn hơn. Mỗi bộ phận của chiếc xe đạp cụ thể này đã được tối ưu hóa để hoạt động cùng với phần còn lại của khung. Sự kết hợp với tay lái được chuyển tiếp liền mạch vào ống trên cùng. Ngoài ra, phần dưới của ống down tube có thiết kế thành dây ba chiều cụ thể để phân bổ lực cản của gió.

Từ đó, khung xe được tối ưu hóa để giảm bớt khó khăn của những con đường gập ghềnh và trở thành một trong những chiếc xe đạp tốt nhất!

Nguồn: Siemens

 

Leave a Reply

Your email address will not be published.