BÁO CÁO ,THỰC TẬP TỐT NGHIỆP, TẠI phòng thí nghiệm, LCIS - ESISAR
Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE Lời cảm ơn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Laurent LÈFEVRE – Giáo sư phòng thí nghiệm LCIS, anh chị đồng nghiệp LCIS tạo điều kiện tốt để em hồn thành tập Trải qua khoảng thời gian thực tập LCIS em học nhiều điều từ người từ kiến thức chuyên ngành tới cách giao tiếp tác phong môi trường cơng nghiệp Em có hội mang kiến thức học trường ứng dụng thực tế, điều giúp em thấy cần phải thay đổi số yếu tố lý thuyết trước đưa chúng thực tế Bên cạnh kiến thức, em chia sẻ kinh nghiệm sống, cách làm việc với người nhiều độ tuổi khác định hướng công việc tương lai Ngồi việc tn thủ quy tắc phòng thí nghiệm LCIS giúp em trở nên nhanh nhẹn làm việc nguyên tắc Thực việc thực tập phòng thí nghiệm LCIS bước đệm, tảng tốt để em thực tốt cơng việc làm luận văn tốt nghiệp, đồng thời em có tự tin định gửi hồ sơ xin việc cơng ty thuộc chun ngành Valence, ngày 09 tháng 03 năm 2017 Trương Quang Lộc SVTH: Trương Quang Lộc Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE MỤC LỤC CHƯƠNG 1: Giới thiệu phòng thí nghiệm LCIS - ESISAR Tổng quan Các hướng phát triển phòng thí nghiệm LCIS CHƯƠNG 2: Báo cáo trình thực tập : Hệ thống kênh thủy lợi Yêu cầu, nhiệm vụ thực tập tốt nghiệp Tổng quan hệ thống kênh thủy lợi 2.1 Định nghĩa 2.2 Vai trò hệ thống thủy lợi 2.3 Tình hình thủy lợi Việt Nam Giới thiệu hệ thống kênh LCIS 10 3.1 Giới thiệu 10 3.2 Thiết lập phương trình tốn cho hệ thống kênh LCIS 11 Phương pháp Lattice Boltzman 12 4.1 Giới thiệu phương pháp Lattice Boltzman 12 Mô kênh LCIS phương pháp Lattice Boltzman 15 5.1 Mô đoạn sông giới hạn van (Reach) 15 5.2 Mô thành phần kết nối hệ thống kênh 17 a Đập nước (gate, vanne) 17 b Đập tràn (spillway) 18 c Bơm thủy lực: 18 d Cấu trúc kết hợp đập nước đập tràn (Mixed) 19 Mô matlab áp dụng phương pháp Lattice Boltzman 19 6.1 Thiết kế thành phần matlab 19 6.2 Xây dựng mơ hình kênh LCIS matlab 21 6.3 Kết mô thu được: 23 Hướng phát triển 26 Tài Liệu Tham Khảo 27 SVTH: Trương Quang Lộc Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1 Phòng thí nghiêm LCIS trường ESISAR Hình 1-2 Sinh viên LCIS Hình 2-1 Hệ thống tưới trồng Hình 2-2 Nhà máy thủy điện Sơn La .8 Hình 2-3 Hạn hán thiếu nước .9 Hình 2-4 Hệ thống kênh phòng thí nghiệm LCIS 10 Hình 2-5 Sơ đồ kênh LCIS .10 Hình 2-6 Một đoạn sơng 11 Hình 2-7 Một điểm lưới Boltzman 15 Hình 2-8 Đập nước (Gate) .17 Hình 2-9 Mơ hình đập nước 19 Hình 2-10 Mơ hình bơm 20 Hình 2-11 Mơ hình kết hợp 20 Hình 2-12 Mơ hình đoạn sông 21 Hình 2-13 Mơ hình kênh LCIS 22 Hình 2-14 Giai đoạn đầu 23 Hình 2-15 Kết thúc mơ 24 Hình 2-16 Giai đoạn đầu 25 Hình 2-17 Kết thúc mô 25 DANH SÁCH BẢNG Bảng 2-1 Các thông số hệ thống kênh LCIS 11 SVTH: Trương Quang Lộc Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE CHƯƠNG 1: Giới thiệu phòng thí nghiệm LCIS - ESISAR Tổng quan LCIS (Le Laboratoire de Conception et d’Intégration de Systèmes) thành lập vào tháng 10 năm 1996 Valence, thành phố lớn Pháp LCIS phòng thí nghiệm trực thuộc trường ESISAR – trường khối trường kỹ sư kỹ thuật Grenoble INP phòng nghiên cứu thí nghiệm trường đại học vùng Valence Phòng thí nghiệm bao gồm sáu mươi người, gần nửa số họ giảng viên Hình 1-1 Phòng thí nghiêm LCIS trường ESISAR Các hướng phát triển phòng thí nghiệm LCIS Các hoạt động nghiên cứu LCIS chủ yếu hướng tới hệ thống nhúng (Embedded system) giao tiếp mạng (Communication network) Các chủ đề nghiên cứu liên quan đến đặc điểm kỹ thuật, mơ hình, thiết kế, truyền thơng, xác nhận chẩn đoán hệ thống Các hoạt động đồng với chuyên gia đào tạo ESISAR với chuyên ngành khác đại diện giảng viên từ ESISAR IUT of Valence Hướng phát triển phòng thí nghiệm LCIS đề xuất phương pháp mơ hình mới, phát triển công cụ, thường áp dụng cho môi trường công nghiệp SVTH: Trương Quang Lộc Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE Hằng năm phòng thí nghiệm LCIS tổ chức lớn công nhận nghiên cứu sinh viên giảng viên LCIS IFAC, MED,… nhận nhiều thành tích thi kỹ thuật Pháp Hình 1-2 Sinh viên LCIS SVTH: Trương Quang Lộc Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE CHƯƠNG 2: Báo cáo trình thực tập : Hệ thống kênh thủy lợi Yêu cầu, nhiệm vụ thực tập tốt nghiệp - Tìm hiểu tổng quan hệ thống kênh thủy lợi mô hình kênh LCIS - Tìm hiểu phương pháp Lattice Boltzman - Mơ mơ hình kênh phương pháp Lattice Boltzman - Đặt sở cho đề tài Luận văn tốt nghiệp Tổng quan hệ thống kênh thủy lợi 2.1 Định nghĩa Hệ thống thủy lợi hệ thống vận chuyển kiểm soát lượng nước cung cấp cho trồng thời gian đặn để tăng sản lượng tạo điều kiện thích hợp để phát triển hệ thống trồng trọt bị thiếu nước gây thiếu hụt lượng mưa, thoát nước mức giảm nước, đặc biệt khu vực khơ cằn Khi xây dựng cơng trình thuỷ lợi để tưới, tiêu cho trồng hay cấp nước cho nhu cầu dùng nước, hệ thống kênh mương đóng vai trò quan trọng việc thực nhiệm vụ dẫn nước, phát huy tổng hợp hiệu đầu tư cơng trình (Hình 2-1) Hệ thống thủy lợi yếu tố quan trọng việc sử dụng nước sinh hoạt ngày, sản phẩm công nghiệp, đặc biệt nông nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi) năm cung cấp cho 40% sản phẩm nơng nghiệp [1] Hình 2-1 Hệ thống tưới trồng SVTH: Trương Quang Lộc Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE 2.2 Vai trò hệ thống thủy lợi Hệ thống thủy lợi sử dụng để hỗ trợ trồng trọt nông nghiệp, trì cảnh quan, tái phủ xanh mảnh đất bị xáo trộn vùng khô hạn thời điểm mưa khơng đủ Ngồi ra, việc tưới tiêu có số ứng dụng khác sản xuất trồng, bao gồm việc bảo vệ trồng chống lại sương giá, ngăn chặn phát triển cỏ dại cánh đồng ngăn ngừa củng cố đất Ngược lại, nông nghiệp dựa vào lượng mưa trực tiếp gọi đất canh tác mưa đất khô [2] Hệ thống thủy lợi sử dụng để ngăn chặn bụi, xử lý nước thải, khai thác mỏ Thủy lợi thường nghiên cứu với hệ thống thoát nước, việc loại bỏ tự nhiên nhân tạo nước mặt nước mặt mặt đất từ khu vực định 2.3 Tình hình thủy lợi Việt Nam Theo số liệu nhất, năm 2017, đến nước ta có 75 hệ thống thủy lợi lớn, 800 hồ đập loại lớn vừa, 3.500 hố có dung tích triệu m3 nước đập cao 10 m, 5.000 cống tưới- tiêu lớn, 10.000 trạm bơm lớn vừa với tổng công suất bơm 24,8 triệu m3/h, nhiều công trình thủy lợi vừa nhỏ Các hệ thống có tổng lực tưới trực tiếp cho 3,45 triệu ha, tạo nguồn cấp nước cho 1,13 triệu ha, tiêu cho 1,4 triệu ha, ngăn mặn cho 0,87 triệu cải tạo chua phèn cho 1,6 triệu đất canh tác nơng nghiệp [2] Diện tích lúa, rau màu công nghiệp ngắn ngày tưới không ngừng tăng lên qua thời kì Chính nhờ thủy lợi phát triển góp phần giúp kinh tế phát triển, đặc biệt lĩnh vực nông nghiệp phát triển, đưa Việt Nam thành quốc gia xuất lúa gạo hàng đầu giới số loại nông sản khác Hệ thống thủy lợi kéo theo việc phát triển nhà máy thủy điện Việt Nam Tổng công suất thủy điện Việt Nam lý thuyết vào khoảng 35.000MW, 60% tập trung miền Bắc, 27% phân bố miền Trung 13% thuộc khu vực miền Nam.[3] Đến năm 2013, tổng số dự án thủy điện đưa vào vận hành 268, với tổng công suất 14.240,5 MW Năm 2014, thủy điện chiếm khoảng 32% tổng SVTH: Trương Quang Lộc Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE sản xuất điện Cho đến dự án thủy điện lớn có cơng suất 100MW khai thác hết.[3] Một số nhà máy thủy điện lớn Việt Nam có cơng suất lớn (> 1000MW) Sơn La (Hình 2-2), Hòa Bình, Lai Châu… Hình 2-2 Nhà máy thủy điện Sơn La Tuy nhiên, nhiều vấn đề mà hệ thống thủy lợi Việt Nam: + Các cơng trình phòng chống giảm nhẹ thiên tai, đầu tư xây dựng nhiều hồ chứa thượng nguồn kết hợp hệ thống đê hạ du hệ thống đê biển, đê sông cống đê nhiều bất cập, phần lớn đê chưa đủ mặt cắt thiết kế, chống lũ đầu vụ cuối vụ, vụ (miền Trung), cống đê hư hỏng hoành triệt nhiều + Việc kiểm soát quản lý thủy lợi theo cách truyền thống nhiều hạn chế hiệu suất vận chuyện nước đến người sử dụng thấp, cung cấp nước nhiều thời gian, dẫn đến thời tiết thay đổi gây tình trạng nước hay hạn hán (Hình 2-3) SVTH: Trương Quang Lộc Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE Hình 2-3 Hạn hán thiếu nước Kết luận: Cần có phương pháp quản lý thủy lợi khác để tháo thoát lượng nước lớn cần thiết, giảm thiểu lượng nước trình vận chuyển đồng thời việc đưa nước đền nơi sử dụng cần phải đáp ứng kịp thời SVTH: Trương Quang Lộc Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE Giới thiệu hệ thống kênh LCIS 3.1 Giới thiệu Hệ thống kênh phòng thí nghiệm LCIS hệ thống thủy lợi đơn giản thu nhỏ, mơ tả tương đối xác hoạt động đoạn sông với hệ thống thủy lợi gồm ống dẫn nước, đập tràn, bơm nước, đập nước, hệ thống nước Mơ hình tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng phương pháp nghiên cứu thủy lợi, lưu lượng dòng chảy, mực nước dâng đóng đập Hình 2-4 Hệ thống kênh phòng thí nghiệm LCIS Hình 2-5 Sơ đồ kênh LCIS SVTH: Trương Quang Lộc 10 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE di chuyển đến điểm mạng lưới thiết lập vận tốc điểm Phương trình giai đoạn là: Giai đoạn va chạm: fiout(x,t) = fiin(x,t) + Ωi(fin) Giai đoạn lan truyền : fiin(x+ (4.1) out vi.∆t,t+∆t) = fi (x,t) (4.2) in Trong : Ωi(f ) biểu thị cho thay đổi mật độ xảy trình va chạm Thơng thường giá trị Ωi(fin) xác định theo mơ hình Bhatnagar-GrossKrook [5] eq Ωi (f in ) = (fi − fiin ) Với: τ thời gian phục hồi τ eq fi (4.3) hàm phân bố cân cục (equilibrium eq distribution function), mật độ phần tử có Ωi(fi ) = 0, tức khơng có tượng va chạm Từ phương trình (4.1), (4.2) (4.3), ta có: eq fi (x + vi Δt, t + Δt) = fi (x, t) + (fi (x, t) − fi (x, t)) τ (4.4) 4.2 Hệ phương trình hàm phân bố cân Áp dụng khai triển Taylor cho phương trình vế trái phương trình (4.4) đến bậc 2: fi (x + vi Δt, t + Δt) = fi + (Δ𝑡𝜕𝑡 + 𝑣𝑖 Δ𝑡𝜕𝑥 )fi + (Δ𝑡𝜕𝑡 + 𝑣𝑖 Δ𝑡𝜕𝑥 )2 fi (4.5) Với fi = fi(x,t) Suy : (Δ𝑡𝜕𝑡 + 𝑣𝑖 Δ𝑡𝜕𝑥 )fi + (Δ𝑡𝜕𝑡 + 𝑣𝑖 Δ𝑡𝜕𝑥 )2 fi = (fieq − fiin ) τ (4.6) Áp dụng khai triển Chapman-Enskog [6] cho 𝜕𝑡 , 𝜕𝑥 fi: 𝜕𝑡 = 𝜖𝜕𝑡1 + 𝜖 𝜕𝑡2 (4.7) 𝜕𝑥 = 𝜖𝜕𝑥1 (4.8) fi = fi0 + 𝜖fi1 + 𝜖 fi2 (4.9) Với 𝜖 hệ số Knuden khai triển Chapman-Enskog Thay phương trình khai triển Chapman – Enskog vào phương trình (4.6): (Δ𝑡(𝜖𝜕𝑡1 + 𝜖 𝜕𝑡2 ) + 𝑣𝑖 Δ𝑡𝜕𝑥1 ) (fi0 + 𝜖fi1 + 𝜖 fi2 ) + (Δ𝑡(𝜖𝜕𝑡1 + eq 𝜖 𝜕𝑡2 ) + 𝑣𝑖 Δ𝑡𝜕𝑥1 )2 (fi0 + 𝜖fi1 + 𝜖 fi2 ) = τ (fi − fiin ) (4.10) Khai triển phương trình (4.10), ta có phương trình bậc 𝜖: SVTH: Trương Quang Lộc 13 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE eq fi0 = fi (4.11) Mà ta có tổng mật độ phần tử lưu chất lại vị trí x chiều cao cột chất lỏng (Bảo toàn khối lượng): ∑ fi = ℎ (4.12) 𝑖 Từ đó, kết hợp phương trình (4.9), ta có: ∑ fi = ∑ fi0 + 𝜖 ∑ fi1 + 𝜖 ∑ fi2 𝑖 𝑖 𝑖 (4.13) 𝑖 ∑ fi = ∑ fi0 = ℎ bậc ϵ (4.13) 𝑖 𝑖 ∑ fi1 = bậc ϵ (4.13) ⟹ (4.14) 𝑖 ∑ fi2 = bậc ϵ (4.13) { 𝑖 Nên: eq ∑ fi =ℎ (4.15) 𝑖 Vận tốc trung bình u khối thể tích chất lỏng vị trí x: 𝑢= ∑𝑖 𝑣𝑖 fi (4.16) ∑𝑖 fi Nhân vi vào (4.9), tương tự ta có : ∑ 𝑣𝑖 fi = ∑ 𝑣𝑖 fi0 = ℎ𝑢 bậc ϵ 𝑖 𝑖 ∑ 𝑣𝑖 fi1 = bậc ϵ (4.17) 𝑖 { ∑ 𝑣𝑖 fi2 = bậc ϵ 𝑖 Suy ra: ∑𝑖 𝑣𝑖 fieq = ℎ𝑢 (4.18) Phương trình bậc 𝜖 phương trình (4.10), tương tự cách chứng minh ta có phương trình: eq ∑ 𝑣𝑖 fi 𝑖 SVTH: Trương Quang Lộc = 𝑔ℎ + ℎ𝑢2 (4.19) 14 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE Mô kênh LCIS phương pháp Lattice Boltzman 5.1 Mô đoạn sông giới hạn van (Reach) Đối với hệ thống kênh LCIS, chiều dài có giá trị lớn nhiều so với hai kích thước lại nên để mơ ta xét lưu lượng dòng sơng theo trục x, nên theo phương pháp Lattice Boltzman, ta chọn mơ hình 1D3Q (1 dimension and velocities) Theo đó, ta chia chiều dài đoạn sông thành điểm theo trục x, điểm bao gồm vector vận tốc v0, v1, v2 (Hình 2-7) v2 v0 v1 Hình 2-7 Một điểm lưới Boltzman Để đơn giản cho việc mô phỏng, ta chọn v1 = v, v2 = -v, v0 = Với v = Δ𝑥 Δ𝑡 Từ phương trình mối liên hệ độ cao mực nước vận tốc (3.5) (3.6), ta thấy hệ thống kênh thủy lợi có chịu ảnh hưởng ngoại lực F (lực ma sát lực gây độ dốc hệ thống) nên áp dụng mơ hình Boltzman có ngoại lực tác động: eq Δ𝑡 fi (x + vi Δt, t + Δt) = fi (x, t) + (fi (x, t) − fi (x, t)) + 𝑤𝑖 𝑣𝑖 𝐹 τ 𝑐𝑠 Trong : (5.1) F ngoại lực tác động Trong trường hợp này, F =𝑔 ℎ(𝑆𝑏 − 𝑆𝑓 ), 𝑤𝑖 𝑐𝑠2 hệ số để xác định hệ thống thỏa mãn phương trình sau: ∑ 𝑤𝑖 = (5.2) ∑ 𝑤𝑖 𝑣𝑖 = (5.3) ∑ 𝑤𝑖 𝑣𝑖 = 𝑐𝑠2 (5.4) Giải ta được: 𝑤0 = SVTH: Trương Quang Lộc 𝑣2 , 𝑤1 = 𝑤2 = , 𝑐𝑠2 = (5.5) 15 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE eq + Tính hàm fi Từ phương trình (4.15), (4.18) (4.19), ta có hệ phương trình: eq =ℎ eq = ℎ𝑢 ∑ fi 𝑖 ∑ 𝑣𝑖 fi (𝐼 ) 𝑖 eq { ∑ 𝑣𝑖 fi 𝑖 = 𝑔ℎ + ℎ𝑢2 Giải hệ (I) với i = 3, ta 1 𝑔ℎ2 − ℎ𝑢2 2𝑣 𝑣 1 = 𝑔ℎ2 + ℎ𝑢2 + ℎ𝑢 4𝑣 2𝑣 2𝑣 1 = 𝑔ℎ2 + ℎ𝑢2 − ℎ𝑢 4𝑣 2𝑣 2𝑣 eq f0 = ℎ − (𝐼𝐼) eq f1 eq { f2 SVTH: Trương Quang Lộc 16 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE 5.2 Mô thành phần kết nối hệ thống kênh a Đập nước (gate, vanne) Một đập nước chế độ ngập nước trình bày hình 2-8 Lưu lượng Q qua cửa điều chỉnh khác biệt mực nước thượng lưu h mực hạ lưu h’, cho phương trình: 𝑄 = 𝐵 𝛼 𝜃 √2𝑔(ℎ − ℎ′ ) (5.6) Hình 2-8 Đập nước (Gate) Khi có đập nước sơng lưu lượng trước sau đập nước khơng thay đổi nên ta có: ℎ = f0 + f1 + f2 (5.7) ℎ′ = f′0 + f′1 + f′2 (5.8) Q=B.h.u=v.B.(f1 − f2 ) = 𝑣′ 𝐵′(f ′ − f ′ ) = 𝐵 𝛼 𝜃 √2𝑔(ℎ − ℎ′ ) (5.9) Trong : B chiều rộng trước đập nước B’ chiều rộng sau đập nước Giải hệ phương trình (5.7), (5.8), (5.9) ta có : f ′1 = 𝐵 𝐵′ (f1 − f2 ) + f ′ 𝐵 𝐵 (5.10) 𝐵 f2 = (2f1 + (1 + ′ ) 𝑘2 + 𝑘√4 (1 + ′ ) f1 + (1 + ′ ) 𝑘2 + 4𝑟) (5.11) 𝐵 𝐵 𝐵 Với : k = 𝐵.𝛼.𝜃.√2𝑔 𝑣𝐵 𝐵 ; 𝑟 = f0 − f ′ + f1 (1 − 𝐵′) − 2f′2 SVTH: Trương Quang Lộc 17 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE b Đập tràn (spillway) Đập tràn thành phần hệ thống thủy lợi, dùng để xả nước độ cao dòng sơng cao chiều cao đập tràn (Hình 2-10) 𝐿 𝑅√2𝑔(ℎ − ℎ𝑠 )3 , ℎ > ℎ𝑠 , ℎ < ℎ𝑠 R hệ số hiệu suất đập tràn 𝑄𝑠 = { (5.12) Hình 2-9 Đập tràn Kết hợp với phương trình (5.7), (5.8), (5.9), ta : v.B.(f1 − f2 ) = { 𝐿 𝑅√2𝑔(f0 + f1 + f2 − ℎ𝑠 )3 , ℎ > ℎ𝑠 , ℎ < ℎ𝑠 c Bơm thủy lực: Bơm thủy lực thiết bị để tăng lưu lượng cho hệ thống thủy lực Q= Q’ + Qp (5.13) h=h’ (5.14) Qp lưu lượng tăng thêm từ bơm Kết hợp với phương trình (5.7), (5.8), (5.9), ta : v.B.(f1 − f2 ) = 𝑣′ 𝐵′(f ′ − f ′ ) +Qp (5.15) f0 + f1 + f2 = f′0 + f′1 + f′2 (5.16) Giải ra, ta : f2 = 𝐵 1+ ′ 𝐵 f′1 = 𝐵 𝑄𝑝 𝐵 𝑣𝐵 (2f ′ + f ′ − f0 + ( ′ − 1) f1 − 𝐵 1+ ′ 𝐵 𝐵 𝑄𝑝 𝐵 𝑣𝐵 (2f1 + f0 − f′0 + ( ′ − 1) f1 − SVTH: Trương Quang Lộc ) (5.17) ) (5.18) 18 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE d Cấu trúc kết hợp đập nước đập tràn (Mixed) Từ các phần trên, ta có phương trình cấu trúc kết hợp Q= Qg + Qs (5.13) 𝑄𝑔 = 𝐵 𝛼 𝜃 √2𝑔(ℎ − ℎ′ ) 𝑄𝑠 = { 𝐿 𝑅√2𝑔(f0 + f1 + f2 − ℎ𝑠 )3 , ℎ > ℎ𝑠 , ℎ < ℎ𝑠 Q= v.B.(f1 − f2 ) = 𝑣′ 𝐵′(f ′ − f ′ ) (5.14) (5.15) (5.16) Mô matlab áp dụng phương pháp Lattice Boltzman 6.1 Thiết kế thành phần matlab a Mô đập nước Hình 2-9 Mơ hình đập nước b Mơ bơm thủy lực SVTH: Trương Quang Lộc 19 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE Hình 2-10 Mơ hình bơm c Mơ kết hợp đập nước đập tràn Hình 2-11 Mơ hình kết hợp d Mô đoạn sông giới hạn đập nước (Reach) SVTH: Trương Quang Lộc 20 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE Hình 2-12 Mơ hình đoạn sơng 6.2 Xây dựng mơ hình kênh LCIS matlab Từ thơng tin phần tìm hiểu hệ thống kênh LCIS, ta chia thành đoạn sơng kết hợp với đập nước cấu trúc kết hợp SVTH: Trương Quang Lộc 21 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE Hình 2-13 Mơ hình kênh LCIS SVTH: Trương Quang Lộc 22 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE 6.3 Kết mô thu được: + Mô kênh cung cấp lưu lượng Thời gian thực hiện: 40s Chọn độ chia ∆x = 0.35, ∆t=0.1s Độ cao mực nước cuối cm Độ mở đập nước (van): θtrước = 10cm, θgiữa = 6cm, θsau = 10cm Lưu lượng nước đầu vào: tăng từ lít/s đến 1.2 lít/s thời gian từ đến 30s Hình 2-14 Giai đoạn đầu SVTH: Trương Quang Lộc 23 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE Hình 2-15 Kết thúc mô + Mô kênh không cung cấp lưu lượng Thời gian thực hiện: 40s Chọn độ chia ∆x = 0.35, ∆t=0.1s Độ cao mực nước cuối cm Độ mở đập nước (van): θtrước = 20cm, θgiữa = 20cm, θsau = 20cm Lưu lượng nước đầu vào: SVTH: Trương Quang Lộc 24 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE Hình 2-16 Giai đoạn đầu Hình 2-17 Kết thúc mơ SVTH: Trương Quang Lộc 25 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE 6.4 Đánh giá nhận xét kết thu Hệ thống kênh LCIS mô phương pháp Lattice Boltzman cho kết đáp ứng tương đối xác theo thơng số đầu vào Nhưng hạn chế: điểm biên thường hay cho kết khơng xác Hướng phát triển - Chọn lại điều kiện để kết mơ xác - So sánh đối chiếu kết thực tế - Xét độ ổn định hệ thống - Thiết kế điều khiển cho kênh LCIS SVTH: Trương Quang Lộc 26 Báo cáo TTTN GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến thầy Larent LÈFEVRE Tài Liệu Tham Khảo [1] Xavier Litrico, Vincent Fromion, 2009, “Modeling and control of Hydrosystem” [2] Báo cáo tổng hợp đề tài nghiên cứu mơ hình quản lý thủy lợi hiệu bền vững phục vụ nông nghiệp nơng thơn, PGS.TS Đồn Thế Lợi Viện Kinh tế Quản lý Thủy lợi [3] Báo mới, số ngày 19/03/2014, “Nâng tổng công suất nguồn thủy điện lên 21.300MW vào năm 2020” [4] DE Elias José, Eduardo Mendes, 26/01/2011, Simulation et Commande du Micro-Canal de l'ESISAR [5] Y.H Qian, D d’Humières, P Lallemand, Lattice BGK models for Navier– Stokes equation [6] B Chopard, M Droz, Cellular Automata Modeling of Physical Systems, Cambridge University Press, 1998 SVTH: Trương Quang Lộc 27