/m L ỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứ ủ ố ệ ế ảu c a tôi Các s li u, k t qu nêu trong luậ ựn văn là trung th c và chưa từ ợ ố ấ ỳng đư c ai công b trong b t k công trình nào kh[.]
/m BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGUYỄN NGỌC NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyn Ngọc Nguyên HV Nguyễn Văn Nhu NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÌNH DÁNG HÌNH HỌC CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐẾN ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG HỌC VÀ GIẢM LỰC CẢN KHÍ ĐỘNG TÁC DỤNG LÊN TÀU CHỞ CONTAINER LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC KHĨA – 2016A-CLC Hà Nội - 2017 1708329994897ce4db62c-0e4a-40e9-8a4e-d11ca2740440 170832999489775e76df8-bafe-47c7-a0cf-7be58561d82d 1708329994897fee3baad-affb-4901-aae9-ed886c745615 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyn Ngọc Nguyên NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÌNH DÁNG HÌNH HỌC ĐẾN ĐẶC TÍNH KHÍ ĐỘNG HỌC VÀ GIẢM LỰC CẢN KHÍ ĐỘNG TÁC DỤNG LÊN TÀU CHỞ CONTAINER Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGƠ VĂN HỆ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, tháng năm 2017 Học viên Nguyễn Ngọc Nguyên i LỜI CẢM ƠN Với tư cách tác giả luận văn này, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo TS Ngô Văn Hệ người trực tiếp hướng dẫn tơi tận tình chu tơi hồn thành luận văn Đồng thời xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể thầy, giáo viện khí động lực, viện đào tạo Sau đại học, trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tận tình dạy dỗ, truyền đạt kiến thức, giúp suốt thời gian học tập làm luận văn Cuối xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, ủng hộ tơi hết lịng, động viên chia sẻ suốt thời gian học tập làm luận văn Hà Nội, tháng năm 2017 Học viên Nguyễn Ngọc Nguyên ii LÊN TÀU CHỞ CONTAINER 47 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU GIẢM LỰC CẢN KHÍ ĐỘNG TÁC ĐỘNG 3.4 Kết luận chương .46 3.3 Phát triển hình dáng khí động ứng dụng giảm lực cản cho tàu 37 3.2 Ảnh hưởng hình dáng hình học đến đặc tính khí động học 33 3.1 Khảo sát đặc tính khí động học hình dáng hình hộp 30 KHÍ ĐỘNG HỌC VẬT THỂ 30 CHƯƠNG 3: ẢNH HƯỞNG CỦA HÌNH DÁNG HÌNH H ỌC ĐẾN ĐẶC TÍNH 2.4 Kết luận chương 28 2.3 Công cụ sử dụng tính tốn mơ CFD 25 19 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC HÌNH VẼ v DANH MỤC CÁC BẢNG vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Lịch sử nghiên cứu Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Tóm tắt đọng luận điểm đóng góp tác giả .2 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nghiên cứu nước .4 1.2 Lực cản thành phần lực cản tàu thủy .6 1.3 Giảm lực cản phương pháp giảm lực cản .9 1.4 Kết luận chương 16 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG CỤ MÔ PHỎNG SỐ .17 2.1 Lực cản tác động lên tàu 17 iii 4.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cản gió tác động lên tàu 47 4.2 Mơ hình tàu sử dụng tính mơ số CFD 50 4.3 Miền khơng gian tính tốn, chia lưới đặt điều kiện biên .52 4.4 Kết phân bố áp suất dòng bao quanh tàu nguyên mẫu 53 4.5 Nghiên cứu giảm lực cản khí động tác động lên thân tàu container 55 4.6 Kết luận chương 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 Kết Luận 61 Kiến nghị .63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Một số biện pháp giảm lực cản, giảm tiêu hao nhiên liệu cho tàu 10 Hình 1.2: Phương pháp làm vỏ tàu giảm lực cản 12 Hình 1.3: Bọc composite cho vỏ tàu gỗ giúp giảm lực cản nhớt 13 Hình 1.4: Phương pháp phun bọt khí giảm lực cản cho tàu 14 Hình 1.5: Tối ưu hình dáng mũi tàu giảm lực cản sóng 15 Hình 1.6: Tàu cá mũi lê Nhật Bản 16 17 Hình 3.1: Mơ hình vật thể sử dụng nghiên cứu, l/h=1, N1 31 Hình 3.2: Phân bố áp suất bao quanh vật thể khảo sát mặt cắt dọc tâm, N1 33 Hình 3.3: Đường dòng bao quanh vật thể khảo sát mặt cắt dọc tâm, N1 33 Hình 3.4: Đường dịng bao quanh vật thể khảo sát N1, N2 35 Hình 3.5: Đường dòng bao quanh vật thể khảo sát N3, N4 36 Hình 3.6: Đường dịng bao quanh vật thể khảo sát N5, N6 36 Hình 3.7: Đường dịng bao quanh vật thể khảo sát N7 36 Hình 3.8: So sánh lực cản khí động tác động lên vật thể 37 Hình 3.9: Hình dáng hình hộp cải tiến vát mép trước 38 Hình 3.10: Lực cản khí động tác động lên vật thể khảo sát 39 Hình 3.11: Kết phân bố áp suất bao quanh hình dáng N7-3 40 Hình 3.12: Mơ hình thay đổi kích thước vật thể khảo sát, N7-3 41 Hình 3.13: Lực cản khí động tác động lên vật thể khảo sát 42 Hình 3.14: Mơ hình cải tiến từ hình dáng N7-3.4.1 43 Hình 3.15: Lực cản khí động tác động lên vật thể khảo sát Hình 3.16: Hình dáng vật thể thay đổi kích thước khảo sát 44 44 Hình 3.17: Kết tính lực cản khí động tác động lên vật thể khảo sát 45 Hình 3.18: Kết mơ phân bố áp suất bao quanh vật thể tốt trình thay đổi, N7-3.4.1.1.1 v 46 Hình 4.1: Phân bố dòng bao quanh vật thể trụ hộp theo số Reynolds 49 Hình 4.2: Sơ đồ tính mơ số CFD đặc tính khí động lực học thân tàu 51 Hình 4.3: Đường hình dáng tàu chở container sử dụng tính tốn 51 Hình 4.4: Mơ hình tàu container ngun sử dụng tính mơ 52 Hình 4.5: Miền khơng gian tính tốn điều kiện biên 54 Hình 4.6: Phân bố áp suất động mặt cắt dọc tâm miền khơng gian tính tốn 54 Hình 4.7: Phân bố vận tốc dịng xung quanh tàu mặt cắt dọc tâm 55 Hình 4.8: Kết mô số phân bố áp suất bề mặt thân tàu ngun 55 Hình 4.9: Mơ hình phương án xếp container tàu khảo sát 57 Hình 4.10: Phân bố áp suất bao quanh thân tàu khảo sát 58 Hình 4.11: Phân bố dịng bao quanh thân tàu khảo sát 59 Hình 4.12: Hệ số lực cản khí động tác động lên thân tàu khảo sát 60 Hình 4.13: Cơng suất tiêu hao cho phần lực cản khí động tác động lên tàu khảo sát vi 60 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các thành phần lực cản tàu thủy Bảng 2.1: Vận tốc gió Bopho độ cao h = 6,0m so với mặt nước biển 18 Bảng 2.2: Giá trị hệ số lực cản khơng khí C air 19 Bảng 3.1: Các thơng số đầu vào tính tốn 32 Bảng 3.2: Hệ số lực cản khí động tác động lên vật thể hình hộp 34 Bảng 3.3: Tỷ số kích thước hình học hình hộp khảo sát 35 Bảng 3.4: Bảng kết tính tốn lực cản khí động tác đơng lên vật thể 37 Bảng 3.5: Bảng thơng số kích thước hình dáng vật khảo sát 39 Bảng 3.6: Kết tính tốn lực cản khí động tác động lên vật thể 40 Bảng 3.7: Thơng số kích thước thay đổi mơ hình N7-3 41 Bảng 3.8: Kết tính tốn lực cản khí động tác động lên vật thể 42 Bảng 3.9: Thơng số kích thước thay đổi mơ hình N7-3 43 Bảng 3.10: Kết tính tốn lực cản khí động tác động lên vật thể 43 Bảng 3.11: Thơng số kích thước mơ hình khảo sát 45 Bảng 3.12: Kết tính tốn lực cản khí động tác động lên vật thể 45 Bảng 4.1: Thông số kích thước tàu 52 Bảng 4.2: Một số điều kiện tính mơ 53 vii MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong q trình vận tải đường thủy, để nâng cao hiệu khai thác tàu có nhiều phương pháp khác nhau, phần lớn thực theo phương pháp làm giảm tiêu hao nhiên liệu cần thiết cho tàu Để giảm tiêu hao nhiên liệu cho việc khai thác tàu giảm lực cản biện pháp hữu ích mang lại nhiều lợi ích thiết thực Vấn đề nghiên cứu giảm lực cản, tiết kiệm nhiên liệu nhiều nhà nghiên cứu, thiết kế khai thác kinh doanh vận tải quan tâm Từ nhu cầu đó, tác giả lựa chọn vấn đề nghiên cứu ảnh hưởng hình dáng hình học đến đặc tính khí động giảm lực cản khí động tác dụng lên tàu container Nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu kinh tế khai thác tàu Lịch sử nghiên cứu Trong vấn đề liên quan đến tính tốn lực cản nói chung, lực cản khí động tàu thủy nói riêng nhiều tác giả trong, nước quan tâm thực nghiên cứu Từ năm trước công cụ hỗ trợ tính tốn chưa phát triển, việc tính tốn xác định lực cản tàu chủ yếu dựa kết thực nghiệm mơ hình tàu Trên sở kết tổng hợp nhiều kết thử nghiệm khác hình thành nên tài liệu chuyên dùng tính tốn tra cứu lực cản tàu Đến nay, với phát triển mạnh công cụ, phương tiên hỗ trợ tính tốn số đời, tính tốn động lực học chất lỏng CFD (Computation Fluid Dynamic) trở thành công cụ hữu dụng việc ước lượng, dự đoán lực cản tác động lên tàu CFD trở thành