QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Tính cần thiết của đề tài
Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo vô tận và thân thiện với môi trường
Theo Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tỷ lệ điện mặt trời dự kiến sẽ đạt 0,5% vào năm 2020, 6% vào năm 2025 và 20% vào năm 2030.
2030 và 2050 Để đạt được mục tiêu chiến lược đề ra, nhiều chuyên gia đã kiến nghị
Chính phủ và các Bộ, ngành cần xây dựng chính sách hỗ trợ vay vốn cho doanh nghiệp và hộ dân đầu tư vào sản xuất và sử dụng năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời Việc khuyến khích tăng tỷ lệ “nội địa hóa” trong sản xuất sẽ giúp giảm giá thành Đồng thời, cần sớm ban hành bộ tiêu chuẩn cho thiết bị năng lượng mặt trời, công bố quy hoạch phát triển điện năng lượng mặt trời và giá mua - bán điện hợp lý Những yếu tố này đã thu hút sự quan tâm nghiên cứu về năng lượng mặt trời từ nhiều nhà nghiên cứu.
Văn Đa, Hoàng Xuân Cơ và Đinh Mạnh Cường cùng các đồng sự đã tiến hành nghiên cứu về tiềm năng khai thác năng lượng mặt trời để phục vụ các hoạt động đời sống tại miền.
Nghiên cứu về tiềm năng ứng dụng năng lượng mặt trời tại miền Trung Việt Nam cho thấy khu vực này có khả năng phát triển rất lớn Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất trong việc khai thác năng lượng mặt trời là chi phí đầu tư cao và chính sách hỗ trợ từ nhà nước còn hạn chế.
Việt Nam có tiềm năng lớn trong việc phát triển năng lượng mặt trời nhờ vào lượng ánh sáng mặt trời dồi dào, với mức bức xạ trung bình từ 4,3 đến 5,7 triệu kWh/m² Các tỉnh Nam Trung Bộ và Tây Nguyên có số giờ nắng cao, từ 2.000 đến 2.600 giờ/năm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng các công nghệ năng lượng sạch Tuy nhiên, cần tiến hành nhiều nghiên cứu để chọn lựa công nghệ phù hợp với điều kiện địa lý và khí hậu của đất nước.
Mặc dù Việt Nam sở hữu tiềm năng lớn về năng lượng mặt trời (NLMT), việc khai thác nguồn năng lượng này vẫn chưa đạt được mức độ tương xứng Nguyên nhân chủ yếu là do chi phí công nghệ khai thác NLMT còn cao, dẫn đến giá thành điện năng cũng tăng theo Do đó, cần tiến hành nghiên cứu tại ĐH Kinh tế HCM để phát triển các công nghệ khai thác NLMT nhằm giảm chi phí và phù hợp với điều kiện tự nhiên của Việt Nam, đặc biệt trong các bài toán đa môi trường phức tạp như tương tác lưu chất.
Việc áp dụng phương pháp giải tích trong nghiên cứu kết cấu là rất khó khăn, do đó, giải pháp chủ yếu hiện nay là thực nghiệm hoặc sử dụng các chương trình tính toán số gần đúng Tuy nhiên, thực nghiệm đòi hỏi chi phí cao và tốn nhiều thời gian Vì vậy, việc ứng dụng các chương trình tính toán số hiện đại để phân tích các bài toán trường cặp đôi, như trong luận văn này, là rất cần thiết Tác giả đã lựa chọn nghiên cứu về tháp đối lưu sử dụng năng lượng mặt trời, và trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, tác giả tập trung vào việc giải bài toán trường cặp đôi lưu chất - kết cấu trong quá trình vận hành của tháp, sử dụng phần mềm ANSYS.
Mục tiêu nghiên cứu
Phân tích ảnh hưởng của dòng lưu chất trong kết cấu tháp dưới tác động của nhiệt là rất quan trọng Qua đó, việc nghiên cứu trường vận tốc của lưu chất giúp đánh giá vị trí tối ưu để bố trí các tuabin Điều này không chỉ nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống mà còn đảm bảo an toàn và tiết kiệm năng lượng.
Trong cấu trúc tháp năng lượng mặt trời, chiều cao lớn của phần thân tháp ảnh hưởng đáng kể đến khả năng hoạt động ổn định của tháp Do đó, việc phân tích và đánh giá tác động của dòng lưu chất bên ngoài là rất cần thiết.
Mục tiêu (1) Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của tháp NLMT
Mục tiêu (2) Tìm hiểu lý thuyết tính toán các bài toán trường cặp đôi lưu chất - kết cấu, nhiệt - lưu chất
- Mục tiêu (2.1) Phân tích dòng chảy lưu chất trong tháp dưới tác động của nhiệt tĩnh
- Mục tiêu (2.2) Phân tích dòng chảy lưu chất trong tháp dưới tác động của nhiệt theo thời gian ĐH Kinh tế Hcm
Mục tiêu (2.3) Phân tích hiệu quả dòng chảy, từ đó đề xuất vị trí tối ưu bố trí các tuabin.
Đối tượng nghiên cứu
Dòng lưu chất bên trong kết cấu tháp năng lượng mặt trời (NLMT) và sự tương tác với dòng lưu chất bên ngoài là một yếu tố quan trọng trong thiết kế và vận hành tháp NLMT Công nghệ này chưa phổ biến tại Việt Nam, dẫn đến việc học viên và Thầy hướng dẫn không tìm được mô hình tính toán thực tế Vì vậy, họ đã quyết định sử dụng mô hình tháp Manzanares, được tìm thấy trong tài liệu tham khảo, vì nó cung cấp đầy đủ các số liệu cần thiết cho quá trình tính toán mô phỏng.
Bảng 1.1 Những thông số kỹ thuật chính của mô hình tháp tại Manzanares
Bán kính trung bình của mái nhận nhiệt 122.0 m Chiều cao trung bình của mái 1.85 m
Biên dạng cánh turbine FX W- 151- A
Tỉ lệ vận tốc cánh turbine nhận được 1:10
Năng lượng thu được 50kW
Vị trí đặt turbine ĐH Kinh tế Hcm9 m
Hình 1.1 (a) - Tháp Solar Tower 195m (Manazares – Tây Ban Nha)
Phạm vi nghiên cứu
Tháp năng lượng mặt trời là hệ thống điện năng kết hợp ba công nghệ chính: tháp đối lưu, nhà kính và turbine gió Nguyên lý hoạt động của tháp rất phức tạp, bao gồm lưu chất chuyển động trong và ngoài tháp Trong thiết kế, chúng ta thường chỉ chú ý đến cấu trúc tháp, trong khi sự tương tác giữa tháp và lưu chất thường được quy đổi thành tải tác động hoặc điều kiện biên, dẫn đến giảm độ chính xác Bằng phương pháp phân tích trường cặp đôi kết hợp với phần mềm ANSYS, chúng ta có thể phân tích trực tiếp sự tương tác giữa lưu chất và cấu trúc tháp Luận văn này tập trung vào mô phỏng đối lưu nhiệt của luồng lưu chất trong tháp năng lượng mặt trời.
Trong luận văn này, chúng tôi chỉ xem xét lưu chất không nén, có nghĩa là khối lượng riêng của chúng ít bị ảnh hưởng bởi áp suất và nhiệt độ Thêm vào đó, vận tốc của khối lưu chất được xem là nhỏ, với số Mach nhỏ hơn 0,3.
Câu hỏi nghiên cứu
- Chương trình ANSYS CFX có phù hợp với bài toán tương tác lưu chất – nhiệt
- Cơ sở đánh giá tính chính xác của kết quả mô phỏng
- Cơ sở để phân tích hiệu quả dòng lưu chất di chuyển trong tháp năng lượng mặt trời.
Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phần mềm ANSYS để mô phỏng bài toán trường cặp đội lưu chất - kết cấu, so sánh với kết quả đã được công bố bởi các nhà khoa học Qua đó, rút ra phương pháp chính xác để giải quyết bài toán thực tế trong luận văn Luận văn áp dụng các phương pháp tính toán như phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và phương pháp thể tích hữu hạn (FVM).
Tổng quan các công trình nghiên cứu trước
1.7.1 Các nghiên cứu trong nước:
Bức xạ mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo vô tận và thân thiện với môi trường
Theo Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam, tỷ lệ thâm nhập của điện mặt trời dự kiến sẽ đạt 0,5% vào năm 2020, 6% vào năm 2030 và 20% vào năm 2045.
Đến năm 2050, để đạt được mục tiêu chiến lược, các chuyên gia khuyến nghị Chính phủ và các Bộ, ngành cần xây dựng chính sách hỗ trợ vay vốn cho doanh nghiệp và hộ dân đầu tư vào sản xuất và sử dụng năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng mặt trời Việc khuyến khích tăng tỷ lệ "nội địa hóa" trong sản xuất sẽ giúp giảm giá thành Ngoài ra, cần sớm ban hành tiêu chuẩn cho thiết bị năng lượng mặt trời, công bố quy hoạch phát triển điện năng lượng mặt trời và giá mua - bán điện hợp lý Chủ đề nghiên cứu về năng lượng mặt trời đang thu hút sự quan tâm từ nhiều nhà nghiên cứu, trong đó có Tạ Văn Đa.
Hoàng Xuân Cơ và Đinh Mạnh Cường cùng các đồng sự đã tiến hành nghiên cứu về tiềm năng khai thác năng lượng mặt trời để phục vụ các hoạt động sinh hoạt tại miền Trung.
Nghiên cứu cho thấy tiềm năng ứng dụng năng lượng mặt trời tại miền Trung Việt Nam rất lớn Tuy nhiên, rào cản chính trong việc khai thác năng lượng mặt trời là chi phí đầu tư cao và cơ chế chính sách chưa phù hợp từ phía nhà nước.
1.7.2 Các nghiên cứu ở nước ngoài
Năng lượng mặt trời là một trong những nguồn năng lượng mới có tiềm năng lớn mà con người cần khai thác Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều phát minh tiên tiến để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện năng, bao gồm tấm pin mặt trời và tháp đối lưu sử dụng năng lượng mặt trời.
Tháp đối lưu sử dụng năng lượng mặt trời được mô tả vào năm 1931 bởi
Vào những năm 1983-1984, Gunther và Haaf đã công bố kết quả kiểm tra và nguyên lý mô hình tháp tại Manzanares, Tây Ban Nha Đến năm 1990, Schlaich đã tổng hợp các kết quả từ thí nghiệm ở Manzanares và sau 5 năm, ông đã đưa ra cái nhìn khái quát về công nghệ này Năm 1997, Kreetz đã bổ sung vào hệ thống các túi chứa đầy nước dưới máy thu nhiệt nhằm mục đích dự trữ nhiệt lượng.
Vào năm 2000, Backstrom đã giới thiệu phân tích quá trình nhiệt động lực học của tháp mặt trời, và sau đó vào năm 2003, ông cũng đã phân tích các tính chất của turbine trong hệ thống này Ruprecht cùng các cộng sự đã thực hiện tính toán động học lưu chất và thiết kế turbine cho tháp có công suất 200MW.
Hình 2 Tháp đối lưu sử dụng năng lượng mặt trời (Mô hình thực tế tại
Manzanares - Tây Ban Nha) ĐH Kinh tế Hcm
SỞ LÝ THUYẾT
Công nghệ tháp đối lưu sử dụng năng lượng mặt trời
Theo Wiki [3], tháp đối lưu sử dụng năng lượng mặt trời được mô tả vào năm
Năm 1931, Gunther đã khởi xướng nghiên cứu về mô hình tháp, tiếp theo là các kết quả kiểm tra của Haaf vào những năm 1983 và 1984 tại Manzanares, Tây Ban Nha Đến năm 1990, Schlaich đã tổng hợp các kết quả từ thí nghiệm ở Manzanares và đưa ra cái nhìn tổng quan về công nghệ này Năm 1997, Kreetz đã cải tiến hệ thống bằng cách thêm các túi chứa đầy nước dưới máy thu nhiệt để dự trữ nhiệt lượng.
Năm 2000, Backstrom đã giới thiệu phân tích quá trình nhiệt động lực học của tháp mặt trời, và vào năm 2003, ông cùng các cộng sự đã nghiên cứu các tính chất của turbine trong hệ thống này Ruprecht và nhóm nghiên cứu của ông đã thực hiện tính toán động học lưu chất và thiết kế turbine cho tháp có công suất 200MW.
Hình 2.1 Tháp đối lưu sử dụng năng lượng mặt trời (Mô hình thực tế tại
Manzanares - Tây Ban Nha) [4] ĐH Kinh tế Hcm
Tháp đối lưu nhờ lượng mặt trời là một hệ thống năng lượng điện mới, kết hợp giữa tháp đối lưu, nhà kính và turbine gió Hệ thống này hoạt động bằng cách đốt nóng không khí dưới mái kính tròn, nơi có các ống nước kín được gia nhiệt liên tục Không khí nóng nhẹ hơn sẽ di chuyển lên trên tháp đối lưu, tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa các tầng Quá trình này giúp duy trì dòng không khí liên tục, từ đó làm quay các turbine ở chân tháp và chuyển hóa cơ năng thành điện năng.
Hình 2.2 Sơ đồ hoạt động tháp năng lượng mặt trời [6] ĐH Kinh tế Hcm
2.1.2 Những ưu và khuyết điểm từ hệ thống tháp đối lưu nhờ năng lượng mặt trời a Ưu điểm
- Mô hình thiết kế đơn giản
- Giá thành vận hành thấp
Hệ thống này tận dụng hiệu quả cả sóng trực tiếp và khuếch tán của ánh sáng mặt trời, cho phép hoạt động ổn định ở cả những vùng nắng gắt và những khu vực có thời tiết u ám Nguyên lý hoạt động của hệ thống dựa trên khả năng đốt nóng, không phụ thuộc vào dải quang phổ của ánh sáng, mang lại hiệu suất cao trong nhiều điều kiện thời tiết khác nhau.
Hệ thống này có khả năng sản xuất năng lượng liên tục cả ngày lẫn đêm nhờ vào việc sử dụng các ống nước lưu trữ nhiệt từ ánh sáng mặt trời trong suốt ban ngày và cung cấp nhiệt lại vào ban đêm.
- Tạo ra năng lượng sạch 100%
- Không cần sử dụng nước trong quá trình vận hành (đập thủy điện giữa sa mạc) rất phù hợp với các nước có khí hậu khô nóng thiếu nước
- Không thải ra khí CO2 nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính
- Không gây hiệu ứng nhà kính
- Không thải chất độc ra môi trường
- Tạo ra nguồn năng lượng ổn định và không làm tổn hại môi trường
- Tạo ra khả năng thay đổi môi trường theo chiều hướng có lợi nhờ hệ thống nhà kính hấp thụ năng lượng mặt trời phía dưới
Hình 2.3 Bộ phận hấp thu năng lượng mặt trời thành hệ thống nhà kính ĐH Kinh tế Hcm b Nhược điểm
- Chi phí đầu tư ban đầu tương đối cao làm mất tính cạnh tranh so với các nguồn năng lượng khác
Để triển khai bộ phận hấp thụ năng lượng mặt trời và tháp đối lưu, cần một diện tích lớn, tương đối bằng phẳng và ít xảy ra thiên tai.
- Tháp năng lượng mặt trời chỉ đạt được 1/10 hiệu quả trong việc sử dụng sóng mặt trời so với những tấm pin mặt trời.
Lý thuyết tổng quan bài toán trường cặp đôi lưu chất – kết cấu
2.2.1 Các thông số cơ bản của lưu chất
Tại bất kỳ điểm nào trong lưu chất (chất lỏng hay chất khí) đều tồn tại áp suất
Khi một vật thể được đặt trong lưu chất, bề mặt của nó chịu tác động từ nhiều phân tử lưu chất di chuyển ngẫu nhiên Sự va chạm thường xuyên trên một diện tích nhỏ tạo ra một lực ổn định, được gọi là áp suất tĩnh Đối với các vật thể di chuyển hoặc đứng yên trong môi trường lưu chất, áp suất không phân bố đồng đều trên bề mặt, dẫn đến sự hình thành lực khí động.
(aerodynamic force) hoặc lực khí tĩnh (aerostatic force)
Do áp suất là lực trên một đơn vị diện tích, nên nó có thứ nguyên là: lim0
Mật độ khối của lưu chất, ký hiệu là ρ được định nghĩa là khối lượng của nó trên một đơn vị thể tích lim0
Khối lượng riêng có thứ nguyên là [ML -3 ] Đơn vị của nó trong hệ SI là kg/m 3
Mật độ khối của không khí biến đổi theo áp suất, trong khi mật độ khối của chất lỏng gần như không thay đổi Điều này cho phép chúng ta coi chất lỏng như là lưu chất không nén được Trọng lượng riêng γ của chất lỏng cũng giữ ổn định trong các điều kiện áp suất khác nhau.
Trọng lượng riêng của lưu chất, ký hiệu là γ, được định nghĩa là trọng lượng của nó trên một đơn vị thể tích γ ρ= g (2.3)
Trong đó g là gia tốc trọng trường có giá trị là 9,81 m/s 2
Dưới tác dụng của trọng lực, trọng lượng riêng của không khí và nước tại 20 o C và 1 atm xấp xỉ là γ kk = 11.8 N/m 3 và γ nước = 9790 N/m 3 c Tỷ trọng δ
Tỷ trọng của lưu chất, ký hiệu là δ, được xác định bằng tỷ số giữa trọng lượng riêng γ của lưu chất đó và trọng lượng riêng của một lưu chất chuẩn ở điều kiện tiêu chuẩn Đối với chất lỏng, lưu chất chuẩn được sử dụng là nước, trong khi đối với chất khí, lưu chất chuẩn là không khí.
988 / 3 liquid liquid liquid water kg m δ ρ δ =δ = (2.4)
Tỷ trọng không có thứ nguyên d Suất đàn hồi K
Mọi vật thể, bao gồm chất lỏng và khí, đều có khả năng nén, tức là khi áp suất tăng từ p lên p+Δp, thể tích sẽ giảm từ V xuống V-ΔV Để đo lường khả năng nén này, người ta sử dụng đại lượng gọi là suất đàn hồi (bulk modulus), được định nghĩa là giới hạn của tỷ lệ thay đổi thể tích khi áp suất thay đổi.
Suất đàn hồi của chất lỏng và khí phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ Trong trường hợp chất lỏng, hệ số đàn hồi K ít thay đổi và có thể coi là hằng số Ngược lại, đối với chất khí, giá trị K nhỏ hơn nhiều và biến đổi nhanh chóng theo áp suất.
Lưu chất không có khả năng chịu lực cắt, dẫn đến hiện tượng chảy và phát sinh lực ma sát bên trong khi có lực tác dụng Hình 2.4 minh họa sự biến thiên vận tốc của dòng chảy gần một thành rắn, trong đó vận tốc của phần tử lưu chất tiếp xúc với thành rắn bằng không Khi ra xa thành rắn, vận tốc của các phần tử lưu chất tăng lên, cho phép chúng được chia thành các lớp chuyển động song song Ứng suất ma sát giữa các lớp này phụ thuộc vào gradient vận tốc giữa chúng, được mô tả bởi định luật Newton: τ = μ (du/dy).
Hệ số nhớt động lực học, hay còn gọi là hệ số nhớt, được ký hiệu là à, trong khi u là vận tốc của lưu chất ở xa bề mặt rắn Đối với hầu hết các lưu chất, hệ số nhớt này là hằng số, và chúng được gọi là lưu chất Newton Ngược lại, những lưu chất có hệ số nhớt thay đổi theo gradient vận tốc được phân loại là lưu chất phi Newton.
Bên cạnh hệ số nhớt động lực học, người ta còn sử dụng khái niệm hệ số nhớt động học ν Nó được định nghĩa là: ν μ
Nói chung, hệ số nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất ĐH Kinh tế Hcm
Hình 2.4 Sự phân bố vận tốc tại lớp biên sát thành cứng f Phân loại lưu chất
Lưu chất có thể được phân loại dựa trên các giả thiết trong phân tích bài toán dòng chảy Thông thường, dòng lưu chất được phân chia thành các cặp phân loại như sau:
- Ổn định (Steady) hoặc không ổn định (unsteady) Dòng lưu chất ổn định
Dòng lưu chất ổn định (steady flow) có các tham số như vận tốc và áp suất thay đổi từ điểm này sang điểm khác trong không gian, nhưng các thông số tại một điểm cụ thể lại không thay đổi theo thời gian.
- Dòng không nhớt (Inviscid) hoặc dòng nhớt (viscous) Dòng không nhớt là dòng có hệ số nhớt bằng μ=0 và ngược lại
Chất lỏng có thể được phân loại thành hai loại: không nén được (incompressible) và nén được (compressible) Dòng lưu chất không nén được có mật độ khối ρ không thay đổi theo thời gian, trong khi dòng lưu chất nén được có mật độ thay đổi theo thời gian.
- Chất khí hoặc chất lỏng
Dòng lưu chất trong các bài toán thường là sự kết hợp của các tính chất trên
Chẳng hạn, chúng ta có thể nói là một dòng khí ổn định, nhớt và không nén được. ĐH Kinh tế Hcm
2.2.2 Phương pháp thể tích kiểm soát - Đạo hàm toàn phần của một tích phân khối
Thể tích kiểm soát là một thể tích cố định trong hệ tọa độ xác định, dùng để nghiên cứu sự biến thiên theo thời gian của các thông số dòng chảy trong trường lưu chất chuyển động.
Hình 2.5 Thể tích kiểm soát
Trong dòng chảy, xét một thể tích nhất định W 1 được bao bởi mặt cong kín S
Tại thời điểm t1, thể tích lưu chất chứa trong thể tích đó chính là W1 Sang thời điểm t2
= t 1 + Δt, cả lượng lưu chất trên sẽ di chuyển sang vị trí mới và chiếm một thể tích mới
Trong bài viết này, chúng ta xem xét ba thể tích A, B và C, trong đó B là phần thể tích chung giữa W1 và W2 W1 được định nghĩa là thể tích kiểm soát, cho phép lưu chất ra vào nhưng vẫn giữ nguyên trong suốt quá trình nghiên cứu Trong khoảng thời gian Δt, một số phần tử lưu chất đã rời khỏi thể tích kiểm soát, tạo thành thể tích C, trong khi các phần tử từ bên ngoài đã đi vào và lấp đầy thể tích A.
Gọi X là một đại lượng nào đó của khối lưu chất chứa trong thể tích kiểm soát
Khối lượng, năng lượng hoặc động lượng được biểu thị bằng ký hiệu κ, đại diện cho lượng X chứa trong một đơn vị khối lượng lưu chất Ví dụ, κ có thể được hiểu là năng lượng của một đơn vị khối lượng lưu chất.
X =∫∫∫ W κρdW (2.8) ĐH Kinh tế Hcm
Như vậy, ở thời điểm t 1 đại lượng X của toàn hệ thống nằm trong thể tích kiểm soát bao gồm:
Tương tự ở thời điểm t 2 đại lượng X của toàn hệ thống bao gồm:
Trong khoảng thời gian Δt, các phần tử lưu chất trong hệ thống chuyển động từ vị trí có thể tích W1 đến vị trí có thể tích W2, dẫn đến sự thay đổi đại lượng X của hệ thống.
Bằng cách thêm vào và trừ bớt đi đại lượng
( Bt 2 At 2 ) ( At 1 Bt 1 ) Ct 2 At 2
Sự biến thiên của X theo thời gian là:
Xét thành phần (1) trong phương trình (2.37) ta có:
− =⎛⎜∂ ⎞⎟ = ∂ Δ ⎝ ∂ ⎠ ∂ ∫∫∫ thể tí ch kiểm soát
Xét thành phần (2) trong phương trình (2.14) ta có:
Giá trị X của các phần tử lưu chất ra khỏi thể tích kiểm soát qua diện tích S2, trong khi X At2 là giá trị X của các phần tử lưu chất đi vào thể tích kiểm soát qua diện tích S1.
Lý thuyết phương pháp số
2.3.1 Phương pháp phần tử hữu hạn [5]
Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) là một kỹ thuật số quan trọng trong giải quyết các bài toán cơ học Phương pháp này chia vật thể thành các miền con rời rạc, gọi là phần tử hữu hạn, giúp xác định trường chuyển vị, biến dạng và ứng suất trong từng phần tử Các phần tử có thể có nhiều dạng như thanh, dầm, tấm, vỏ hoặc khối, và chúng được kết nối với nhau thông qua các nút, được đánh số từ 1 đến n, với n là tổng số nút của phần tử.
Các bước giải bằng phương pháp phần tử hữu hạn:
- Chia vật liệu ra thành nhiều phần tử sao cho tính chất vật lý của mỗi phần tử không thay đổi ĐH Kinh tế Hcm
Khi vật liệu có biên phức tạp, việc chia nhỏ các phần tử gần biên là cần thiết Phương pháp này cho phép sử dụng các phần tử đơn giản thay vì các phần tử phức tạp, giúp tối ưu hóa quá trình phân tích.
- Dùng các hàm số tạo hình để tìm ra các ma trận cứng của các phần tử
- Kết nối những phần tử với nhau qua các nút, ta sẽ có hệ thống phương trình cho cấu trúc
- Giải hệ thống phương trình để xác định các ẩn số là chuyển vị
- Suy ra độ biến dạng và ứng suất
- Kết quả sẽ thỏa các điều kiện biên, các điều kiện vật lý
2.3.2 Phương pháp thể tích hữu hạn
Phương pháp thể tích hữu hạn là một hình thức đặc biệt của phương pháp sai phân hữu hạn, trong đó việc tích phân được xác định dựa trên thể tích kiểm soát Phương pháp này bao gồm các bước cụ thể để thực hiện.
Bước đầu tiên trong quá trình khảo sát là tạo lưới, trong đó miền khảo sát được chia thành các điểm rời rạc, được gọi là nút lưới Các nút này được bao quanh bởi các phần tử khối rời rạc, tạo thành thể tích kiểm tra.
Bước thứ hai là thực hiện tích phân theo đúng quy trình các phương trình đặc trưng cho luồng lưu chất trong thể tích kiểm tra, nhằm xác định được phương trình rời rạc tại các điểm nút.
Bước thứ ba trong quá trình giải quyết phương trình tích phân là rời rạc hóa phương trình bằng các tỉ sai phân tương ứng Bước này, còn được gọi là bước xấp xỉ, chuyển đổi phương trình tích phân thành hệ các phương trình đại số, giúp đơn giản hóa quá trình tính toán.
Bước thứ tư trong quá trình giải bài toán là rời rạc hóa các điều kiện biên, trong đó các điều kiện này được xấp xỉ bằng các phương trình sai phân tại các nút lưới gần biên hoặc ngay trên biên Việc tập hợp các phương trình sai phân và các điều kiện biên đã rời rạc hóa tạo ra một hệ phương trình đại số, được gọi là lược đồ sai phân.
- Bước thứ năm: Giải hệ phương trình đại số cho ta lời giải gần đúng của bài toán đã cho
Phương pháp khối hữu hạn không chỉ đơn thuần là việc rời rạc hóa phương trình tích phân và các điều kiện biên, mà còn bao gồm quá trình giải hệ phương trình đại số thu được từ đó.
Để áp dụng thành công phương pháp khối hữu hạn, cần xem xét các vấn đề như cách tạo lưới phù hợp và tính hợp lý của lược đồ sai phân.
Việc chia lưới là một quá trình phức tạp và được coi là một đề tài nghiên cứu độc lập Để thực hiện chia lưới hiệu quả, cần đảm bảo rằng nó đáp ứng các yêu cầu cụ thể.
- Miền khảo sát phải được bao phủ hoàn toàn bởi các lưới chia
- Giữa 2 ô lưới bất kỳ không được có khoảng trống
- Các ô lưới không được xếp chồng lên nhau
Ta có thể phân thành 2 loại lưới cơ bản: Lưới có cấu trúc và lưới không cấu trúc
Mỗi điểm lưới trong mô hình được xác định bởi các chỉ số i, j, k và tọa độ vuông góc tương ứng Các ô lưới có thể là hình tứ giác, hình tam giác trong không gian hai chiều, hoặc hexahedra trong không gian ba chiều Lưới có thể có hình dạng cong, với các đường lưới không nhất thiết phải là đường thẳng Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là các chỉ số của điểm lưới thể hiện không gian địa chỉ tuyến tính, tương ứng với cách lưu trữ biến số dòng chảy trong máy tính Điều này giúp truy cập các điểm lưới lân cận trở nên dễ dàng và nhanh chóng, đơn giản chỉ cần điều chỉnh một giá trị nguyên tại điểm lưới tương ứng Nhờ đó, việc tính toán các gradients, luồng và điều kiện biên vật lý trở nên đơn giản hơn rất nhiều.
Hình 2.9 Cách thức chia lưới có cấu trúc (trong bài toán 2 chiều): (a) không gian vật lý thực tế (b) không gian tính toán; η, ξ thể hiện tọa độ cong
Hình 2.10 Hình dạng các ô lưới của phương pháp chia lưới có cấu trúc
(a) Tứ giác (Quadrilateral) trong bài toán 2D (b) Khối sáu mặt (hexahedra) trong bài toán 3D
Mặc dù phương pháp chia lưới mang lại nhiều lợi ích, nhưng khi áp dụng cho các vùng khảo sát có hình dạng phức tạp, nó gặp nhiều bất lợi Ví dụ, để chia lưới cho một khu vực có biên dạng phức tạp, chúng ta cần phân chia không gian vật lý thành nhiều khối nhỏ hơn, điều này làm tăng độ phức tạp của bài toán lưu chất Việc chuyển đổi các đại lượng vật lý và giá trị luồng giữa các khối cũng đòi hỏi thêm các điều kiện logic đặc biệt Hơn nữa, thời gian cần thiết để thực hiện việc chia lưới cũng kéo dài hơn trong trường hợp có hình dạng hình học phức tạp.
Hình 2.11 Hình dạng lưới có cấu trúc, đa khối đối với miền khảo sát có hình dạng phức tạp; Các đường in đậm là đường biên của các khối
A2 Lưới không có cấu trúc (Unstructured grids):
Các ô lưới và điểm lưới không có thứ tự nhất định, nghĩa là không thể xác định trực tiếp các ô lưới kế cận dựa vào chỉ số của chúng Ví dụ, ô lưới thứ 6 có thể kế cận ô lưới thứ 119 Trong bài toán 2D, các ô lưới có hình dạng tam giác, trong khi trong bài toán 3D, chúng có hình dạng tetrahedral Hiện nay, các lưới không có cấu trúc thường bao gồm cả ô lưới dạng quadrilateral và tam giác trong bài toán 2D, cũng như hexahedra, tetrahedral, prisms và hình kim tự tháp trong bài toán 3D.
Phương pháp chia lưới 3D rất phù hợp cho các biên dạng hình học phức tạp, cho phép tự động tạo ra lưới tam giác (2D) và tetrahedral (3D) mà không phụ thuộc vào độ phức tạp của vùng khảo sát Đây là ưu điểm lớn nhất của phương pháp này, đồng thời cũng giúp việc hiệu chỉnh lưới trở nên dễ dàng hơn.
Hình 2.12 Lưới không có cấu trúc và hỗn hợp
Phương pháp này yêu cầu nhiều bộ nhớ để lưu trữ điểm và ô lưới, đồng thời cần triển khai các cấu trúc dữ liệu phức tạp cho trình xử lý dòng, liên quan đến đánh dấu địa chỉ gián tiếp Mặc dù có nhược điểm khiến thời gian giải bài toán lâu hơn, phương pháp này vẫn được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng tùy biến dễ dàng.
Hình 2.13 Các hình dạng ô lưới sử dụng trong phương pháp chia lưới không có cấu trúc
Chúng ta có nhiều cách để định hình và vị trí của thể thích kiểm soát đối với lưới Có 2 cách tiến hành:
PHỎNG DÒNG LƯU CHẤT TRONG MÔ HÌNH THÁP SOLAR
Mô hình tháp Manzanares
Mô hình tính toán được chọn là mô hình tháp Manzanares (hình 3.1) Mô hình khối lưu chất bên trong dựa vào kích thước thực tế của bài toán (bảng 3.1)
Bảng 3.1 Những thông số kỹ thuật chính của mô hình tháp tại Manzanares [8]
Chiều cao tháp 194,6 m Bán kính tháp 5,08 m
Bán kính trung bình của mái nhận nhiệt 122 m Chiều cao trung bình của mái 1,85 m
Số cánh turbine 4 Biên dạng cánh turbine FX W- 151- A
Tỉ lệ vận tốc cánh turbine nhận được 1:10 Khả năng gia nhiệt
Năng lượng thu được 50kW
Hình 3.1 Tháp Solar Tower 194.60m (Manazares – Tây Ban Nha)
3.1.2 Mô hình thể tích hữu hạn trong ANSYS
Mô hình tháp được xây dựng lại trong ANSYS bằng module Design Modeler
(hình 3.2a) Do mô hình có tính đối xứng nên để tiết kiệm tài nguyên máy tính, tác giả chỉ thực hiện phân tích 1/64 mô hình (hình 3.2b)
Phương pháp chia lưới cho mô hình lưu chất trên:
- Phương pháp lưới cho lớp biên: Inflation
- Số phần tử: 54283 phần tử
Mô hình lưới thể tích hữu hạn cho mô hình được trình bày trong hình 3.3 ĐH Kinh tế Hcm
Hình 3.2 Mô hình tháp trong ANSYS: (a)-Mô hình đầy đủ của tháp;
Hình 3.3 Mô hình lưới trong ANSYS: (a)-Mô hình lưới phần tháp; (b)-Mô hình lưới phần đế; (c) mô hình lưới inflation cho lớp biên ĐH Kinh tế Hcm
A Điều kiện biên đầu vào (Inlet)
- Áp suất tuyệt đối: p = 1(atm)
- Nhiệt độ trung bình từ mặt đất đến độ cao 2m: t = 23 o C
B Điều kiện biên đầu ra (Outlet)
- Áp suất tuyệt đối tại độ cao 194.60m so với mực nước biển: p = 0.9771(atm)
- Nhiệt độ trung bình tại độ cao 194.60m so với mực nước biển: t = 21.7 o C
C Điều kiện biên xung quanh
- Bề mặt hấp thụ luồng nhiệt lượng từ mặt trời: 1000W/m 2
- Bề mặt có độ lồi lõm: 15mm
Thân tháp Solar Chimney tower:
- Bề mặt có độ nhám 5mm
- Nhiệt độ không ảnh hưởng đến dòng khí bên trong (Adiabatic)
Từ các thông số cơ bản trên, chúng ta thiết lập điều kiện biên giải trong môi trường CFX (hình 3.4).
Hình 3.4 Điều kiện biên bài toán trong môi trường CFX ĐH Kinh tế Hcm
A Kết quả về vận tốc Để kết quả trực quan hơn, tỏc giả đó xuất kết quả của ẵ mụ hỡnh Kết quả vận tốc dũng khí di chuyển bên trong tháp được thể hiện trong hình 3.5 Để đánh giá kết quả chi tiết hơn, ta chọn một đường dòng nằm sát lớp biên để khảo sát sự biến đổi vận tốc theo chiều cao khối lưu chất, kết quả này được trình bày trong hình 3.6
Hỡnh 3.5 Trường vận tốc khối lưu chất trong mụ hỡnh ẵ thỏp
Dựa vào đồ thị và ảnh chụp ẵ mụ hỡnh cho thấy vận tốc gia tăng đột ngột tại vị trớ đặt
Turbine hoạt động hiệu quả nhờ sự thay đổi đột ngột của tiết diện dòng không khí Kết quả cho thấy vận tốc tại vị trí đặt turbine đạt 42,6199 m/s, phù hợp với kết quả tham khảo trong tài liệu [6].
Hình 3.6 Biểu đồ vận tốc thay đổi theo chiều cao tháp (tính theo đường dòng sát lớp biên)
B Kết quả về nhiệt độ
Kết quả trường phõn bố nhiệt độ của ẳ mụ hỡnh được trỡnh bày trong hỡnh 3.7
Theo đó, không khí được gia nhiệt từ từ theo mái của bộ phận thu nhiệt
Biểu đồ hình 3.8 minh họa sự gia tăng nhanh chóng của nhiệt độ khi không khí di chuyển qua khu vực có tiết diện thay đổi, bắt đầu từ vị trí quạt Sự tập trung không khí tại đây cải thiện hiệu quả truyền nhiệt giữa các phân tử khí, so với không gian rộng lớn của bộ phận thu nhiệt bên dưới.
Kết quả mô phỏng cho thấy không khí được gia nhiệt là: 311,1 o K -
296 o K.1 o K Theo [6], khả năng gia nhiệt tham khảo của tháp 194.60m: 15-20 o K
Kết quả mô phỏng đảm bảo yêu cầu gia tăng nhiệt độ không khí trong thực tế ĐH Kinh tế Hcm
Hình 3.7 Kết quả phân bố nhiệt độ (kết quả 1/4 mô hình)
Hình 3.8 Biểu đồ nhiệt theo độ cao ĐH Kinh tế Hcm
Kết quả mô phỏng từ ANSYS về vận tốc và khả năng gia nhiệt cho thấy sự tương đồng với các dữ liệu tham khảo từ [6] Cụ thể, vận tốc dòng lưu chất tăng nhanh tại vị trí lắp tuabin, điều này phù hợp với thực tế và cung cấp giải pháp hiệu quả cho việc xác định vị trí tối ưu để bố trí tuabin.
Mô hình tháp Enviro Mission
Tại hội nghị năng lượng mặt trời ở Đức năm 2010, các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng chiều cao của tháp ảnh hưởng đến lợi ích kinh tế, và đưa ra chi phí xây dựng cho 1KW theo chiều cao Họ cho rằng tháp cao 1000m là mức đầu tư tối ưu nhất Vì vậy, luận văn này tiếp tục mô phỏng dòng lưu chất cho mô hình tháp cao 1000m, cụ thể là mô hình tháp Enviro Mission.
(hình 3.10) Các thông số kỹ thuật của mô hình được trình bày trong bảng 3.2
Hình 3.9 Giá thành xây dựng trên 1KW năng lượng theo chiều cao(theo Solar
Tower Height [m] ĐH Kinh tế Hcm
Hình 3.10 Tháp Enviro Mission cao 1000m Bảng3.2 Những thông số kỹ thuật chính của mô hình tháp năng lượng 1000m
Bán kính trung bình của mái nhận nhiệt 1500 m
Chiều cao trung bình của mái 25 m
Tỉ lệ vận tốc cánh turbine nhận được 1:10
Năng lượng thu được 200MW ĐH Kinh tế Hcm
3.2.2 Mô hình thể tích hữu hạn của khối lưu chất trong ANSYS
Mô hình tháp được xây dựng lại trong ANSYS bằng module Design Modeler
Phương pháp chia lưới cho mô hình lưu chất trên:
- Phương pháp lưới cho lớp biên: Inflation
- Số phần tử: 2771415 phần tử
Mô hình lưới thể tích hữu hạn cho mô hình được trình bày trong hình 3.12
Hình 3.11 Mô hình tháp 1000m xây dựng trong môi trường Ansys ĐH Kinh tế Hcm
Hình 3.12 Mô hình lưới thể tích hữu hạn khối lưu chất bên trong tháp
A Điều kiện biên đầu vào (Inlet)
- Áp suất tuyệt đối: p = 1(atm)
- Nhiệt độ trung bình từ mặt đất đến độ cao 8m: t = 25 0 C
B Điều kiện biên đầu ra (Outlet)
- Áp suất tuyệt đối tại độ cao 1000m so với mực nước biển: p = 0.887(atm)
- Nhiệt độ trung bình tại độ cao 1000m so với mực nước biển: t = 18.5 0 C
C Điều kiện biên xung quanh
- Bề mặt hấp thụ luồng nhiệt lượng từ mặt trời: 1500W/m 2
- Bề mặt có độ nhẵn cao
Thân tháp Solar Chimney tower: ĐH Kinh tế Hcm
- Bề mặt có độ nhám 5mm
- Vật liệu: Beton cốt thép 340Mpa
- Nhiệt độ không ảnh hưởng đến dòng khí bên trong (Adiabatic)
Từ các thông số cơ bản trên, chúng ta thiết lập điều kiện biên giải trong môi trường CFX (hình 3.13).
Hình 3.13 Điều kiện biên bài toán trong môi trường CFX
Kết quả vận tốc dòng khí di chuyển bên trong tháp được thể hiện trong hình
3.14 Kết quả này cho thấy dòng di chuyển của không khí bên trong tháp 1000m khi không có những turbine thu năng lượng gió Khi xét có hệ thống turbine thì dòng chỉ còn đúng phía trước chúng mà thôi Để đánh giá kết quả chi tiết hơn, ta chọn một đường dòng nằm sát lớp biên để khảo sát sự biến đổi vận tốc theo chiều cao khối lưu chất, kết quả này được trình bày trong hình 3.15 ĐH Kinh tế Hcm
Hỡnh 3.14 Trường vận tốc khối lưu chất trong mụ hỡnh ẵ thỏp
Hình 3.15 Biểu đồ vận tốc thay đổi theo chiều cao tháp (tính theo đường dòng sát lớp biên) ĐH Kinh tế Hcm
Dựa vào đồ thị, vận tốc không khí tăng đột ngột tại vị trí lắp đặt turbine do sự thay đổi tiết diện dòng không khí Đây là vị trí lý tưởng để lắp đặt turbine thu năng lượng.
Phân tích ảnh hưởng của dòng lưu chất bên trong đến kết cấu thân tháp
Module CFX của ANSYS cho phép mô phỏng trường vận tốc của dòng lưu chất trong không gian kết cấu tháp và tính toán áp lực tác động lên vách thân tháp Bài toán này tập trung phân tích ảnh hưởng của dòng lưu chất bên trong tháp đến khả năng làm việc ổn định của kết cấu tháp.
Bài toán được giải quyết dựa trên các yếu tố:
- Giải bài toán lưu chất tìm ra áp suất của của dòng khí lên thành tháp
- Chuyển kết quả áp suất đó sang môi trường tĩnh học giải tìm ứng suất và chuyển vị của thân tháp dưới tác động của áp suất
Mô hình bài toán xây dựng trong ANSYS được trình bày trong hình 3.16
Hình 3.16 Mô hình thân tháp trong ANSYS ĐH Kinh tế Hcm
Tiến hành chia lưới mô hình với các đặc tính như sau:
- Số phần tử: 37594 phần tử
3.3.3 Điều kiện biên và lực tác động từ lưu chất bên trong Điều kiện biên và tải trọng được trình bày trong hình 3.17 Trước hết, áp lực do lưu chất tác động lên vách trong được phân tích từ bài toán lưu chất, sau đó áp lực này được chuyển sang bài toán phân tích tĩnh
Hình 3.17 Điều kiện biên và áp lực của dòng khí bên trong sau khi được chuyển vào bài toán tĩnh học ĐH Kinh tế Hcm
Hình 3.18 Kết quả ứng suất và biến dạng của thân tháp chịu tác dụng áp suất của dòng khí bên trong
Kết quả ứng suất lớn nhất đạt 5,7341 x 10^7 Pa, thấp hơn nhiều so với ứng suất cho phép của bê tông là 3 x 10^10 Pa Đồng thời, chuyển vị lớn nhất chỉ là 0,53556 m, một con số rất nhỏ so với kích thước tháp cao 1000 m và bán kính 130 m.
Ảnh hưởng của áp suất dòng lưu chất bên trong lên thân tháp là không đáng kể Để giảm thiểu áp lực tập trung của dòng khí, sẽ lắp đặt một nan hoa chia gió tại mỗi vị trí 100m theo chiều cao của tháp.
Phân tích ảnh hưởng của dòng lưu chất bên ngoài đến kết cấu thân tháp
Với chiều cao 1000m, tháp phải chịu tải trọng gió và tải trọng bản thân lớn, do đó, luận văn áp dụng kỹ thuật phân tích trường cặp đôi lưu chất - kết cấu (FSI) nhằm đánh giá khả năng làm việc ổn định của tháp.
3.4.1 Mô hình bài toán trong ANSYS
Hình 3.19 Mô hình tháp và khối không khí xung quanh tháp
Mô hình lưới của khối lưu chất (hình 3.19b):
- Phương pháp chia lưới: tetrahedron
- Chia lưới lớp biên: xung quanh tháp Solar Chimney chia 7 lớp biên, lớp đầu tiên dày 1.5m, tỉ lệ phát triển lớp biên 1.2
- Số phần tử: 105573 phần tử
3.4.2 Điều kiện biên mô hình bài toán:
- Vì xem như ảnh hưởng của lưu chất bên trong là không đáng kể nên ta bỏ qua, chỉ xét tới ảnh hưởng của áp suất gió bên ngoài
- Để đơn giản hóa mô hình tính toán, chỉ xét dòng khí chuyển động theo 1 hướng nhất định vuông góc với thân tháp ĐH Kinh tế Hcm
- Vận tốc di chuyển của dòng không khí được xét lúc đang có bão với giá trị là
133km/h [8] Áp suất tại thân tháp sẽ được chuyển từ miền khảo sát lưu chất CFX sang Static
Structral để giải bài toán tĩnh học
Hình 3.20 Điều kiện biên và tải trọng bản thân tháp
Hình 3.21 Trường áp suất của dòng khí bên ngoài tác dụng lên thân tháp ĐH Kinh tế Hcm
3.4.3 Kết quả mô phỏng dòng lưu chất bên ngoài:
Dựa vào kết quả ứng suất: ứng suất max = 3,5502 x 10 7 (Pa) < 3 x 10 10 (Pa) ứng suất cho phép của vật liệu
Kết luận cho thấy rằng mô hình tháp vẫn duy trì trạng thái giới hạn bền của vật liệu dưới áp lực gió bão Tuy nhiên, do nhiều vấn đề hạn chế, đặc biệt là dung lượng máy tính, việc giải mô hình gió một cách chính xác là khó khăn Để đạt được dự đoán chính xác hơn, cần cải thiện hướng dòng không khí, làm cho nó phức tạp và sát với thực tế hơn.
Hình 3.22 Kết quả trường ứng suất – biến dạng trong thân tháp ĐH Kinh tế Hcm
LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Kết luận
Trong thời đại công nghiệp 4.0, việc sử dụng các chương trình mô phỏng 3D trở nên thiết yếu để tối ưu hóa chi phí và thời gian thiết kế, đặc biệt đối với các bài toán kỹ thuật phức tạp Các chương trình tính toán này không chỉ hỗ trợ nghiên cứu mà còn giúp tìm ra giải pháp hiệu quả nhất thông qua kết quả mô phỏng, tạo ra cái nhìn trực quan về mô hình và tăng khả năng tương tác Trong luận văn này, tác giả đã nghiên cứu và ứng dụng chương trình ANSYS CFX, một phần mềm tính toán số dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn và phương pháp thể tích hữu hạn, để phân tích ảnh hưởng của dòng lưu chất đến kết cấu tháp năng lượng mặt trời.
4.1.1 Những ưu điểm chính của luận văn
- Tác giả đã tìm hiểu và nghiên cứu các lý thuyết lưu chất và lý thuyết về các phương pháp tính toán số cho bài toán lưu chất
- Tác giả đã nghiên cứu phương pháp giải bài toán trường cặp đôi lưu chất – kết cấu thông qua chương trình ANSYS
Tác giả đã giải quyết bốn bài toán trong luận văn, trong đó bài toán 1 và 2 tập trung vào phân tích dòng lưu chất bên trong mô hình tháp dưới tác động của nhiệt Bài toán 3 và 4 nghiên cứu ảnh hưởng của dòng lưu chất bên trong và bên ngoài tháp đến khả năng chịu tải của kết cấu thân tháp Mặc dù các bài toán chỉ dừng lại ở mức mô phỏng bằng chương trình, chúng cung cấp cái nhìn trực quan và tiếp cận gần hơn với công nghệ năng lượng mới, đặc biệt là hệ thống Solar Tower, công nghệ mang lại nhiều lợi ích về năng lượng, môi trường và nông nghiệp.
Các kết quả mô phỏng từ ANSYS cho thấy sự phù hợp cao với các kết quả từ tài liệu tham khảo và thực tế Vì vậy, ANSYS được xem là giải pháp tối ưu cho việc phân tích các bài toán kỹ thuật phức tạp, đặc biệt là trong lĩnh vực lưu chất và các bài toán đa môi trường tại ĐH Kinh tế HCM.
4.1.2 Những thiếu sót chính của luận văn
Một số mô hình được phân tích trong luận văn đã được tác giả tham khảo từ các hội nghị về năng lượng mặt trời Tuy nhiên, do tính phức tạp của bài toán, yêu cầu nhiều thông số về điều kiện lưu chất và kết cấu tháp, nên các bài toán trong luận văn vẫn chưa hoàn toàn sát với thực tế.
- Các bài toán 1 và 2 trong luận văn chưa xét đến yếu tố thời gian.
Hướng phát triển
- Phát triển vật liệu chế tạo máy thu nhiệt nhằm làm tăng hiệu suất tích trữ năng lượng nhiệt cho dòng không khí bên trong tháp
Việc áp dụng gói tối ưu hóa trong Ansys Workbench đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện cấu trúc tháp và tiết kiệm vật liệu.
Thực hiện nhiều trường hợp tải gió khác nhau sẽ cải thiện việc đánh giá ứng xử của thân tháp, giúp phản ánh chính xác hơn điều kiện môi trường hoạt động ĐH Kinh tế HCM.