Nghiên cứu ảnh hưởng thủy động của phương tiện thủy hoạt động khu vực độ sâu hạn chế

Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 5(1):1380-1391 Bài nghiên cứu Open Access Full Text Article Nghiên cứu ảnh hưởng thủy động phương tiện thủy hoạt động khu vực độ sâu hạn chế Lê Tất Hiển1,2 , Nguyễn Công Phương1,2 , Nguyễn Duy Anh1,2,* TÓM TẮT Use your smartphone to scan this QR code and download this article Việt Nam quốc gia có đặc thù bờ biển dài mạng lưới sơng ngịi dày đặc gồm tuyến luồng đường thủy có độ sâu đa dạng phức tạp Hiện nay, theo số liệu cục đường thủy nội địa năm 2019, ngành vận tải thủy Việt Nam đạt 250 triệu tấn/năm, riêng vận tải ven biển chiếm 60 triệu tấn/năm, góp phần thúc đẩy ngành vận tải hội nhập kinh tế vùng miền, phát huy tối đa điều kiện ven biển tự nhiên Việt Nam Trong hầu hết trường hợp, phương tiện thủy hoạt động vùng nước có độ sâu khác chịu ảnh hưởng đặc trưng khác sức cản trường sóng bao quanh tàu Đối với nhóm tàu vận tải hoạt động dãy vận tốc thấp, nghiên cứu ảnh hưởng sức cản trường sóng có vai trị quan trọng việc đảm bảo mục tiêu sử dụng lượng tiết kiệm hiệu ngành hàng hải Hiện nay, việc tính tốn mơ số cách tiếp cận thực tế nhằm dự đoán đặc trưng thủy động phương tiện thủy Tuy nhiên, tính tốn mơ số liên quan đến thủy động tập trung nhiều vào sức cản tàu hoạt động khu vực vùng nước sâu mà không xét đến ảnh hưởng khác biệt độ sâu vùng nước Trong vùng nước nông, trường gradient áp suất tăng dần dẫn đến sức cản tồn tàu tăng Vì vậy, nghiên cứu ảnh hưởng mặt thoáng cao độ sóng vùng nước nơng tuyến luồng xem xét tích hợp mơ hình dịng pha Kết nghiên cứu thành công việc mô trường dòng chảy pha bao quanh tàu (nước khơng khí) Kết đồng thời thể phù hợp trường sóng so với thực nghiệm cơng bố cơng trình liên quan Ngoài ra, thay đổi sức cản cao độ sóng xung quanh thân tàu có khác biệt đáng kể dựa hạn chế độ sâu tuyến luồng Nghiên cứu áp dụng giai đoạn thiết kế tàu sơ nhằm đề xuất hình dáng tàu vận tải phù hợp với tuyến luồng đường thủy Việt Nam Từ khoá: thủy động học, mặt thoáng, cao độ sóng, nước nơng, sức cản tàu Trường Đại học Bách Khoa Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Liên hệ Nguyễn Duy Anh, Trường Đại học Bách Khoa Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Email: duyanhnguyen@hcmut.edu.vn Lịch sử • Ngày nhận: 9-11-2021 • Ngày chấp nhận: 17-3-2022 • Ngày đăng: 30-4-2022 DOI : 10.32508/stdjet.v5i1.938 Bản quyền © ĐHQG Tp.HCM Đây báo công bố mở phát hành theo điều khoản the Creative Commons Attribution 4.0 International license GIỚI THIỆU CHUNG Sự ảnh hưởng vùng nước có độ sâu hạn chế đến hiệu suất thủy động học tàu toán kỹ thuật phức tạp Đối với tuyến luồng, ảnh hưởng nước nông chia làm loại: kênh xét đến độ sâu giới hạn nước ảnh hưởng đến hiệu suất thủy động lực học tàu, gọi vùng nước có độ sâu hạn chế; hai mực nước chiều rộng bị hạn chế, gây ảnh hưởng đến hiệu suất thủy động lực học tàu, gọi khu vực hạn chế Về bản, ảnh hưởng vùng nước có độ sâu hạn chế thể qua yếu tố gồm: gia tăng sức cản, khả xoay trở / điều động, thay đổi áp suất đáy tàu ảnh hưởng độ sâu Thời gian gần đây, nghiên cứu liên quan đến ảnh hưởng vùng nước có độ sâu hạn chế ngày rõ rệt với gia tăng trọng tải tàu nhiều tai nạn liên quan đến mắc cạn ứng xử di chuyển tàu vùng nước có độ sâu hạn chế Ngoài ra, sức cản tàu tăng rõ rệt vùng nước có độ sâu hạn chế biến đổi cục thành phần áp suất sức cản sóng nguyên nhân dẫn đến tăng lượng tiêu hao nhiên liệu phát thải carbon dioxide , ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu hoạt động tàu Mặc dù, có nhiều nghiên cứu chứng minh độ tin cậy phương pháp tính tốn sức cản vùng nước có độ sâu hạn chế từ thực nghiệm có hạn chế định Theo cơng bố ITTC mối quan hệ sức cản tàu mô hình tàu thật khơng thể xác vùng nước có độ sâu hạn chế 3,4 Nhờ phát triển nhanh chóng khoa học máy tính dẫn đến thúc đẩy việc ứng dụng phương pháp số vào tính tốn động lực học chất lỏng (CFD) ngày mạnh mẽ trở thành công cụ để dự đốn hiệu đặc tính thủy động học tàu Thông qua phương pháp CFD, tượng vật lý tương tác thân tàu lưu chất thể cụ thể thu kết thành phần sức cản độ sâu khác Các nghiên cứu ứng dụng phương pháp CFD công bố trước thể Bảng sở tiếp cận hiệu Trích dẫn báo này: Hiển L T, Phương N C, Anh N D Nghiên cứu ảnh hưởng thủy động phương tiện thủy hoạt động khu vực độ sâu hạn chế Sci Tech Dev J - Eng Tech.; 5(1):1380-1391 1380 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 5(1):1380-1391 Bảng 1: Tóm lượt tiếp cận nghiên cứu liên quan đến mô sức cản tàu Nhóm nghiên cứu Quốc gia Năm Hướng nghiên cứu Phương pháp Takanori Hino Nhật 2016 Khảo sát trường dịng sau CFD (VOF) Sang.Min Lee Hàn Quốc 2013 Khảo sát dòng chảy quanh tàu theo vận tốc Thực Nghiệm Barbara d’Aure Bỉ 2015 Đánh giá sai số theo mức độ lưới CFD Ivana Martic Croatia 2016 Sự ảnh hưởng dòng chảy xung quanh tàu CFD (VOF) Q Zeng Hà Lan 2018 Sức cản tàu vùng nước nông Thực nghiệm Bin Ye Trung Quốc 2020 Sức cản tàu độ sâu khác CFD (VOF) Croatia 2019 Khảo sát dòng chảy xung quanh tàu CFD (VOF) Nastia Degiuli 10 MƠ HÌNH TỐN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương trình mơ hình dịng rối Dịng chảy bao quanh vỏ tàu thiết lập định luật bảo toàn khối lượng, động lượng lượng Phương trình Navier–Stokes, dựa bảo toàn động lượng phần tử chất lỏng nhớt, không nén, thể dạng vi phân 11 : ( _ _ _) ′ ′ ∂ (ρ ui ) ∂ _ _ ρ ui u j + ρ ui u j + ∂t ∂xj _ _ (2.1) ∂ ρ ∂ τi j =− + ∂ xi ∂ x j _ Trong u thành phần vận tốc, ρ tỉ trọng chất _ _i ′ ′ lỏng, ρ ui u j thành phần tensor ứng suất Reynolds, _ _ ρ thành phần áp suất, τi j thành phần tensor ứng suất nhớt trung bình Về mơ hình tốn dịng rối, để đánh giá gần thực tế sức cản vỏ tàu, mơ hình dịng chảy k – ω với giả thuyết tuyến tính xoáy nhớt Boussinesq (linear eddy viscosity) áp dụng phổ biến cho dịng chảy 12 Theo đó, thành phần tensor ứng suất Reynolds tỷ lệ với gradient vận tốc trung bình, với k động dịng rối µ t hệ số rối xoáy nhớt thể qua hệ số phân tán rối e hay hệ số phân tán riêng w Trong nghiên cứu này, mơ hình dịng rối sử dụng để đánh giá sức cản mơ hình tốn SST k - ω Phương pháp dòng pha (VOF) cho tốn thủy động Phương trình chuyển động VOF [( ) ] ∂α + ∇ · U −Ug α ∂t +∇ · [Ur (1 − α ) α ] = 1381 (2.2) Trong đó: α tương đương với tỷ lệ chất lỏng pha (khí, nước) α có giá trị:   α = 0, kk  α = 1, n   < α < 1, kk >< n Với kk: khơng khí n: nước Mơ hình gần tường (near-wall modeling) Mơ hình gần tường với đặt tính dịng chảy tự phụ thuộc vào khoảng cách bề dày lớp biên y Các ứng xử dịng rối thể thơng qua định luật tường 13 : ) ( ρ uτ y U (2.3) =f uτ µ Trong đó: vận tốc dòng chảy phụ thuộc vào khoảng cách bề dày lớp biên y, độ nhớt động √ học v, vận tốc ma sát uτ thể dạng uτ = τρw , với τw ứng suất cắt bề mặt Giá trị vận tốc quãng đường vô thứ nguyên xác định tương ứng sau: U uτ ρ uτ y+ = µ u+ = Do đó, định luật tường trở thành: ( ) u+ = f y+ (2.4) (2.5) (2.6) Trong đó: y+ thường sử dụng để khai báo tham số lớp biên thực phân tích tính tốn Trong nghiên cứu này, mơ hình rối chọn lựa cho tốn mơ số phương tiện thủy hoạt động vùng nước hạn chế độ sâu Trong nghiên cứu này, xác định bề dày lớp biên bao quanh tàu tính tốn theo tổng độ dày lớp biên với số lớp y+ =50 14 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 5(1):1380-1391 THIẾT LẬP BÀI TỐN KẾT QUẢ TÍNH TỐN VÀ THẢO LUẬN Mục đích nghiên cứu đưa thay đổi độ sâu nước ảnh hưởng đến sức cản cao độ sóng Dựa kết thực nghiệm cơng trình khoa học liên quan cơng bố , mơ hình tàu chạy vùng nước có độ sâu hạn chế với độ sâu khác nghiên cứu tính tốn theo mơ hình tốn mơ số CFD Vận tốc v = 2.196 m/s tương ứng với số Froude Fn = 0.26 Re = 1.4x107 dựa chiều dài tàu Bước thời gian cho vòng lặp ∆t = 0.01s, dựa vào tiêu chuẩn ITTC CFD đưa phạm vi ∆t = (0.005÷0.01) L/U, ngồi ra, việc lựa chọn bước thời gian phụ thuộc vào độ phức tạp mơ hình Vì mơ hình rối ứng suất Reynolds thực hợp sử dụng ∆t = (0.001÷0.0025) L/U 15,18 Khi đó, lựa chọn ∆t phù hợp số phương pháp đạt hội tụ Xây dựng sơ đồ thực Các phương trình bảo tồn khối lượng, lượng động lượng áp dụng mơ hình rối k − ω Hình trình bày sơ đồ tính tốn nghiên cứu Mơ hình tàu Trong nghiên cứu này, mơ hình tàu KRISO (KCS) có tỷ lệ đồng dạng hình học 1/31.6 lựa chọn tính tốn mơ so sánh với số liệu thực nghiệm từ cơng trình cơng bố Hình trình bày mơ hình tàu KCS Bảng chi tiết thơng số tàu mơ hình tàu thực Miền tính tốn điều kiện biên Trong nghiên cứu này, vận tốc khơng khí xem vận tốc nước Điều kiện biên miền tính tốn tốn mơ số CFD xây dựng theo khuyến nghị ITTC nhằm đảm bảo điều kiện Dirichlet Neuman trường dòng trường áp suất 15 Nghiên cứu thực mô độ sâu khác tàu KCS, miền tính tốn có kính thước khác thiết lập Hình xây dựng kích thước miền tính tốn Bảng đưa điều kiện miền tính tốn dựa tiêu chuẩn ITTC Lưới tính tốn CFD Hiện hầu hết chương trình mơ có tích hợp q trình chia lưới tự động bán tự động 17 Tại khu vực có bề mặt cong phức tạp vỏ tàu, việc chia lưới cần nhiều kinh nghiệm để đánh giá đảm bảo hình học lưới Hexahedral lưới Tetrahedral, phần tử Tri phần tử Quad Trong nghiên cứu này, để mô tả phần tử hình học phức tạp vỏ tàu, lưới không cấu trúc sử dụng khu vực lớp biên Ngồi ra, biên dạng sóng khỏi thân tàu dòng chảy bề mặt tự sử dụng phần tử Hexahedral thơng qua phương pháp thể tích hữu hạn Nghiên cứu cho thấy phần tử Hexahedral cho kết tốt việc ước tính sức cản trường sóng xung quanh tàu Hình thể tổng qt lưới miền tính tốn xung quanh tàu KCS Sức cản tổng Kết mô độ sâu h/T=4,6,8, nước sâu, hệ số sức cản tổng thể dạng công thức sau kết hệ số sức cản tổng CFD so với kết từ thực nghiệm thể Hình Bảng CT = RT ρv S (4.1) Trong đó: RT Sức cản tổng (N), CT Hệ số sức cản tổng, ρ khối lượng riêng nước (kg/m3 ), v vận tốc tàu (m/s), S diện tích mặt ướt (m2 ) Dựa vào cấu hình máy tính Ram 12G, CPU i5 8600U số phần tử xây dựng phù hợp vào khoảng triệu phần tử với thời gian chạy đối trường hợp khoảng 80 Sai số tương đối sức cản tổng CT so sánh CFD thực nghiệm từ 3% - 7.5% lưới trung bình Cụ thể, hệ số sức cản tàu tăng độ sâu tuyến luồng giảm trường gradient áp suất tăng dần dẫn đến sức cản toàn tàu tăng Kết tính tốn mơ thể tàu mẫu container KCS nghiên cứu có độ gia tăng sức cản lớn tương ứng tỉ lệ độ sâu luồng lạch h/T < Việc tác động đáng kể đến hiệu tiết kiệm nhiên liệu trình khai thác thông qua việc giảm sức cản cần thêm khảo sát chi tiết độ sâu tuyến luồng, vận tốc tới hạn phù hợp với kích thước nhóm tàu container theo đặc thù khu vực tuyến luồng pha sông biển Việt Nam Sức cản nhớt Do bị hạn chế độ sâu luồng lạch, dựa theo nguyên lý Bernoulli, gia tăng tốc độ dòng chảy bao khu vực đáy tàu gây tượng giảm áp suất, tượng “squat” Rõ ràng từ Hình ta thấy giá trị tốc độ gradient vận tốc dòng chảy tăng độ sâu nước giảm, phù hợp với việc phân tích Trong nghiên cứu này, giả thuyết mơ cố định phần chìm góc nghiêng dọc tàu 1382 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 5(1):1380-1391 Hình 1: Sơ đồ tính tốn cho giải Bảng 2: Các thơng số tàu KCS Ký hiệu Mơ hình Tàu Tàu thật Đơn vị Lpp 7.2786 230 m BWL 1.019 32.2 m T 0.3418 10.8 m △ 1.649 52030 m3 S 9.4379 19556.1 m2 CB 0.6505 0.6505 Fn 0.26 0.26 v 2.196 12.345 1383 m/s Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 5(1):1380-1391 Hình 2: Mơ hình tàu KCS Hình 3: Điều kiện biên kích thước miền tính tốn Bảng 3: Điều kiện miền tính tốn Dòng vào Áp suất Dòng Áp suất Mặt Di động-Không trượt Mặt Đối xứng Măt bên Đối xứng Mặt phẳng tàu Đối xứng Thân vỏ tàu Không trượt Hệ số sức căng bề mặt 16 0.072 1384 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 5(1):1380-1391 Hình 4: Cấu trúc lưới tính tốn lớp biên khu vực xa tàu Bảng 4: Giá trị hệ số sức cản tổng CFD EXP h/T CT /10−3 (CFD) CT /10−3 (EXP) Sai số % 4.077 4.192 2.82% 3.667 3.867 5.17% 3.69 3.847 4.08 Nước sâu 3.435 3.711 7.44 % 1385 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 5(1):1380-1391 Hình 5: Đồ thị hệ số sức cản tổng CFD EXP theo độ sâu luồng lạch Bề mặt tự Phần thể tích nước Liên quan đến trình tính tốn, Hình Hình cho thấy mơ hình sóng xung quanh tàu phương pháp CFD mơ hình sóng kiểu Kelvin Với kết mơ hình sóng điển hình quan sát thấy tồn trường sóng xung quanh tàu giảm sóng gần biên miền tính tốn từ cho thấy kích thước biên đủ tốt để mơ bề mặt tự xung quanh vỏ tàu Một hạn chế việc mô pha so với pha (VOF) pha (VOF) dự đoán mực nước tàu hoạt động so với đường nước thiết kế từ đánh giá tăng hay giảm sức cản tàu Hình cho thấy bề mặt tự biểu diễn CFD cách hiển thị phần thể tích nước thân tàu, giá trị 0.5 cho phần thể tích nước ngầm hiểu chứa 50% nước 50% khơng khí Từ việc mơ dịng pha VOF cho biết vị trí mặt phân cách nước khơng khí tương ứng với bề mặt tự Phương pháp tiếp cận RANS hoạt động tốt với dòng chảy gần tường Dòng chảy xung quanh tàu, có vùng tách biệt xảy phía sau tàu tạo mộ dòng chảy rối phức tạp bao gồm xốy lớn Mơ hình hóa vùng khơng xác gây lỗi tăng lên theo hướng dịng chảy, dẫn đến việc tính tốn trường sóng xảy sai số Do vậy, việc dự đoán cho thấy phù hợp tốt với giá trị thực nghiệm liên quan đến cường độ hình dạng sóng Kelvin phù hợp với tốn mơ tĩnh, không xét bậc tự chuyển động tàu Đồ thị sóng Mối quan hệ phân tán giới hạn nước √ ( ) gλ 2π h (4.2) c= 2π λ Đối với λ /h lớn, hệ số c phụ thuộc vào tỷ lệ bước sóng độ sâu nước Tốc độ lan truyền khác sóng độ sâu khác dẫn đến khác biệt 1386 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 5(1):1380-1391 Hình 6: Vận tốc đáy tại độ sâu khác Hình 7: Trường sóng thực nghiệm (trên), CFD (dưới) 1387 Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 5(1):1380-1391 Hình 8: Trường sóng độ sâu Hình 9: Phần thể tích nước chiếm trường hợp h/T 1388 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Công nghệ, 5(1):1380-1391 tính chất sóng trường hợp tính tốn Hình 10 thể đặc tính đồ thị sóng, kết chiều cao sóng tính tốn mơ mặt cắt Y/Lpp=0.1099 Kết tính tốn cho thấy độ sâu luồng lạch giảm, trường gradient áp suất lớn hơn, dẫn đến biên độ sóng tăng sức cản sóng có dấu hiệu gia tăng rõ rệt KẾT LUẬN Mơ hình tốn kết mô số CFD nghiên cứu giúp đánh giá ảnh hưởng thủy động mẫu tàu container KCS khu vực có độ sâu khác Kết tính tốn khẳng định phù hợp mơ số cho tốn sức cản tàu có ảnh hưởng độ sâu luồng lạch với sai lệch từ 3% -7.5% so với thực nghiệm từ công trình cơng bố Ngồi ra, gia tăng sức cản độ sâu giảm thể qua chiều cao sóng quan sát từ mặt cắt sóng Từ kết mô tàu KCS, việc xác định độ cao sóng tới hạn từ kết tính tốn mơ số giúp đề xuất chiều cao mạn phù hợp theo độ sâu tuyến luồng thực tế giai đoạn thiết kế hình dáng tàu Hướng phát triển nghiên cứu tích hợp mơ cho lắc đứng (heave) chúi (pitching) ảnh hưởng đến tính điều động phục vụ an tồn hàng hải LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu tài trợ Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh (ĐHQG - HCM) khuôn khổ đề tài mã số B2021-20-05 VIẾT TẮT, KÝ HIỆU SST Mơ hình vận chuyển ứng suất cắt IITC Hiệp hội bể thử quốc tế VOF Thể tích lưu chất RANS Phương pháp trung bình Reynolds CFD Tính tốn mơ số EXP Thực nghiệm KCS Mơ hình tàu container nghiên cứu µ Độ nhớt động học τw Ứng suất cắt bề mặt ω Tiêu tán riêng ε Tốc độ tiêu tán lượng µ t Hệ số rối k_ Động rối _ ′ ′ ui u j Ứng suất Reynolds p Thành phần áp suất _ τ Thành phần ứng suất nhớt trung bình y Khoảng cách bề dày lớp biên [ m ] y+ Tham số lớp biên Lpp Chiều dài đường vng góc [ m ] 1389 BW L Chiều rộng đường nước thiết kế [ m ] h Độ sâu vùng nước [ m ] T Đường nước thiết kế [ m ] △ Lượng chiếm nước [ m3 ] S Diện tích mặt ướt [ m2 ] CB Hệ số béo Fn Số Froude v Vận tốc tàu [ m/s ] Rn Số Reynolds ∆t Kích thước bước thời gian [ s ] c Tốc độ lan truyền sóng [ m/s ] ρ Khối lượng riêng [ kg/m3 ] g Gia tốc trọng trường [ m/s2 ] λ Chiều dài sóng [ m ] CT Hệ số sức cản tổng XUNG ĐỘT LỢI ÍCH Nhóm tác giả xin cam đoan khơng có xung đột lợi ích cơng bố báo ĐĨNG GÓP CỦA TÁC GIẢ Lê Tất Hiển xây dựng ý tưởng, phân tích liệu tốn xây dựng quy trình tính tốn mơ số Nguyễn Cơng Phương thu thập liệu, thực tính tốn mơ phỏng, trình bày kết tính tốn Nguyễn Duy Anh kiểm chứng kết mô kiểm tra thảo báo TÀI LIỆU THAM KHẢO Feng D, et al Numerical simulation of the ship resistance of kcs in different water depths for model-scale and full-scale J Mar Sci Eng 2020;8(10):1–25 Available from: 10.3390/ jmse8100745 Degiuli N, et al Environmental aspects of total resistance of container ship in the north atlantic J Sustain Dev Energy, Water Environ Syst 2019;7(4):641–655 Available from: 10.13044/j.sdewes.d7.0267 Sezen S, Cakici F Numerical Prediction of Total Resistance Using Full Similarity Technique 2019;Available from: https: //doi.org/10.1007/s13344-019-0047-z Raven H A computational study of shallow-water effects on ship viscous resistance In Proceedings of the 29th Symposium on Naval Hydrodynamics 2012; Duy THKSTN Numerical study on stern flow fields of ship hulls with different transom configurations 2016; Lee SM, et al A Study on the Propulsion Performance of KCS in Still Water and Regular Wave J Navig Port Res 2013;37(1):63– 69 Available from: 10.5394/kinpr.2013.37.1.63 D’aure B, et al RESISTANCE AND SEAKEEPING CFD SIMULATIONS FOR THE KOREAN CONTAINER SHIP; Martić I, et al Mesh Sensitivity Analysis for the Numerical Simulation of a Damaged Ship Model; Zeng Q, et al A benchmark test of ship resistance in extremely shallow water 2018;Available from: https://doi.org/10.1201/ 9780429505294-26 10 Farkas A, et al An investigation into the effect of hard fouling on the ship resistance using CFD Appl Ocean Res 2020;100 Available from: 10.1016/j.apor.2020.102205 11 Ferziger JH, Perić M, Street RL Computational Methods for Fluid Dynamics 2020;PMID: 32836551 Available from: https: //doi.org/10.1007/978-3-319-99693-6 Tạp chí Phát triển Khoa học Công nghệ – Kĩ thuật Cơng nghệ, 5(1):1380-1391 Hình 10: Chiều cao sóng X-Z mặt cắt Y/Lpp = 0.1099 12 Schmitt FG About Boussinesq’s turbulent viscosity hypothesis: historical remarks and a direct evaluation of its validity 2007;Available from: https://doi.org/10.1016/j.crme.2007 08.004 13 Versteeg HK, Malalasekera W An Introduction to Computational Fluid Dynamics Second Edition; 14 OpenFOAM - Turbulence Advanced Training,’ Wolf Dynamics; 15 ITTC-Recommended Procedures and Guidelines Resistance Test ITTC Quality System Manual Recommended Procedures and Guidelines Procedure Resistance Test 2017; 16 Soloviev AV, et al Is the State of the Air-Sea Interface a Factor in Rapid Intensification and Rapid Decline of Tropical Cyclones? J Geophys Res Ocean 2017;122(12) Available from: 10.1002/2017JC013435 17 Structure Meshing for CFD;Available from: 10.13140/RG.2.2 34018.48323/1 18 ANSYS Fluent User’s Guide 2020; 1390 Science & Technology Development Journal – Engineering and Technology, 5(1):1380-1391 Research article Open Access Full Text Article Research into changes in ship resistance in the shallow water by numerical method Le Tat-Hien1,2 , Nguyen Cong Phuong1,2 , Nguyen Duy Anh1,2,* ABSTRACT Use your smartphone to scan this QR code and download this article Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT), 268 Ly Thuong Kiet Street, Ward 14, District 10, Ho Chi Minh City, Vietnam; Vietnam National University Ho Chi Minh City, Linh Trung Ward, Thu Duc District, Ho Chi Minh City, Vietnam Vietnam has a long coastline and dense network of rivers and canal systems with various and complicated water depths of a waterway According to data from the Department of Inland Waterways in 2019, Vietnam's waterways transport industry reached 250 million tons/year In which coastal transport accounted for over 60 million tons/year, promoting the shipping industry and economic integration between regions, making the most of Vietnam's natural coastal conditions In most general cases, the vessels working in the different water depths of the operational area will significantly affect the ship and wave field resistance For the transport vessels with low speed, the research of the effect of resistance and wave field has an essential role in ensuring the primary maritime aim of energy saving and energy efficiency Nowadays, computation fluid dynamics is a practical approach for predicting the ship's hydrodynamic features However, many computation fluid dynamics types of research have investigated the ship resistance in deep water, which can not consider the effect of changing ship resistance with different water depths In shallow water, the increasing pressure gradient field leads to an increase in the overall resistance Therefore, in this study, the volume of fluid (VOF) multiphase model can show the free surface effect and wave elevation in shallow waters The results clearly showed the success of the computational modeling of multiphase flows around the vessel (air and water) The wavefield in the computation fluid dynamics results is also suitable for related published research experiments Besides, the resistance and wave elevation around the hull is significantly changing at different depths In the preliminary design stage, it can apply this work to propose a suitable hull form of transport vessels for Vietnam's waterways Key words: Hydrodynamic, Free surface, Wave elevation, Shallow water, Ship resistance Correspondence Nguyen Duy Anh, Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT), 268 Ly Thuong Kiet Street, Ward 14, District 10, Ho Chi Minh City, Vietnam; Vietnam National University Ho Chi Minh City, Linh Trung Ward, Thu Duc District, Ho Chi Minh City, Vietnam Email: duyanhnguyen@hcmut.edu.vn History • Received: 9-11-2021 • Accepted: 17-3-2022 ã Published: 30-4-2022 DOI : 10.32508/stdjet.v5i1.938 Copyright â VNUHCM Press This is an openaccess article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International license Cite this article : Tat-Hien L, Phuong N C, Anh N D Research into changes in ship resistance in the shallow water by numerical method Sci Tech Dev J – Engineering and Technology; 5(1):1380-1391 1391 ... Trong nghiên cứu này, mơ hình rối chọn lựa cho tốn mơ số phương tiện thủy hoạt động vùng nước hạn chế độ sâu Trong nghiên cứu này, xác định bề dày lớp biên bao quanh tàu tính tốn theo tổng độ dày... đích nghiên cứu đưa thay đổi độ sâu nước ảnh hưởng đến sức cản cao độ sóng Dựa kết thực nghiệm cơng trình khoa học liên quan cơng bố , mơ hình tàu chạy vùng nước có độ sâu hạn chế với độ sâu khác... nghiên cứu giúp đánh giá ảnh hưởng thủy động mẫu tàu container KCS khu vực có độ sâu khác Kết tính tốn khẳng định phù hợp mơ số cho tốn sức cản tàu có ảnh hưởng độ sâu luồng lạch với sai lệch từ