Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu trường dòng chảy khi có mặt của vật cản trong môi trường biển có thể được thực hiện nhờ các phương pháp mô phỏng CFD (Computational fluid dynamics) hoặc các mô hình tính toán lý thuyết dựa trên phương trình dòng chảy Navier - Stokes.
Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 60, Kỳ (2019) 107 - 115 107 Mô dòng chảy mơi trường rỗng mơ hình K SST Nguyễn Thị Hải Yến*, Nguyễn Văn Thịnh, Nguyễn Thanh Tuấn, Vũ Cúc Phương Khoa Dầu khí , Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 18/12/2018 Chấp nhận 25/01/2019 Đăng online 28/02/2019 Nghiên cứu trường dòng chảy có mặt vật cản mơi trường biển thực nhờ phương pháp mơ CFD (Computational fluid dynamics) mơ hình tính tốn lý thuyết dựa phương trình dòng chảy Navier - Stokes Có nhiều phương pháp mơ hình mô sử dụng để giải tốn mơ hình Standard k - , Wilcox k - , SST k - …Trong đó, mơ hình mơ dòng chảy rối k - SST sử dụng để mơ dòng chảy.Để mơ vật thể rỗng môi trường biển, tác giả sử dụng lý thuyết môi trường rỗng (porous media) Độ rỗng vật thể thay đổi liên tục lần tính mơ nhờ thay đổi hệ số kéo Cnet nhằm tăng tính đa dạng đối tượng nghiên cứu Kết tính tốn mơ cho phép khẳng định phân hóa dòng chảy gặp vật thể rỗng, giảm vận tốc chất lỏng qua vật cản xuất trường dòng ln chuyển phía sau vật thể rỗng độ rỗng vật thể nhỏ Mơ hình cho phép xác định cường độ rối I, ứng suất cắt w miền tính tốn Các kết sau so sánh với nghiên cứu chủ đề số kết tính tốn lý thuyết để đánh giá tính khả thi độ xác mơ hình mơ Từ khóa: Mơi trường rỗng Mơ hình hóa Computational Dynamics (CFD) Fluid © 2019 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu Phương pháp mô xem phương pháp nghiên cứu vô hiệu nhờ khả xử lý tốn khó mà phương pháp thí nghiệm hay thực nghiệm không giải dược Phương pháp giúp tiết kiệm thời gian tiến hành, giảm kinh phí cho nguyên vật liệu, tránh rủi ro, nguy hiểm gặp phải _ *Tác giả liên hệ E - mail: nguyenthihaiyen@humg.edu.vn nghiên cứu điều kiện thực, giảm thiểu ảnh hướng xấu tới mơi trường v.v,… Đặc biệt cho phép giải vấn đề có đối tượng nghiên cứu khó khơng thể tiếp cận điều kiện thực Hiện Việt Nam có cơng trình ghi nhận sử dụng phương pháp mô để nghiên cứu chuyển động dòng chảy chất lỏngqua vật thể rỗng (hay vật thể có độ rỗng) - đối tượng nghiên cứu báo Hầu hết phương pháp tiếp cận điển hình để giải tốn mơ dòng chảy biển dựa phương 108 Nguyễn Thị Hải Yến nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 107 - 115 trình Saint - Venant không gian chiều viết cho mặt phẳng ngang (Candel, 1995) Phương trình cho biết vận tốc dòng chảy trung bình chiều sâu cột nước dự đốn hiệu tương tác dòng/cấu trúc dòng diện rộng Phương pháp mơ dòng chảy dựa phương trình có tính xác cao, giảm thời gian tính tốn mơ cho máy tính Tuy nhiên, khơng cho phép nghiên cứu chuyển động theo phương thẳng đứng chất lỏng biến động dòng chảy thời gian ngắn Do đó, phương trình phù hợp xây dựng phần báo để giải tốn Nghiên cứu trường dòng chảy có có mặt vật cản thực qua mô CFD (Computational fluid dynamics) tính tốn lý thuyết theo áp dụng cho dòng chảy theo phương thẳng đứng Có nhiều phương pháp mơ sử dụng để giải toán phương pháp Latice Boltzmann, DNS (Direct Numerical Simulation), LES (Large Eddy Simulation), RANS (Reynolds Averaged Navier - Stokes)…Trong đó, thuật tốn sử dụng UDF (User - Defined Function) tích hợp cho phần mềm Fluent phương pháp tương đối đơn giản có tính xác cao, thời gian chạy mô không nhiều cho phép quan sát trực tiếp q trình máy tính tốn; đồng thời cho phép trích xuất phong phú kết sau lần chạy Để đặc tả một vật thể rỗng toán này, phương pháp phương tiện rỗng (porous media) kiến nghị sử dụng khả đơn giản hóa cấu trúc rỗng rỗng vật thể (Bi et al., 2015).Tuy nhiên, việc tìm hệ số đặc trưng cho môi trường rỗng khó mang tính tương đối.Trong báo, chúng tơi sử dụng hệ số Cnet để biễu diễn cho khả cản dòng chảy vật thể rỗng Dựa so sánh mơ hình mơ dòng chảy rối nay, chúng tơi chọn mơ hình phù hợp để tiến hành mô Các phương pháp CFD (computational fluid dynamics) 2.1 Ưu, nhược điểm mơ hình mơ dòng chảy rối Dòng chảy rối đặc trưng trường biến thiên vận tốc (Bảng 1) Bảng Các mơ hình mơ dòng chảy rối Mơ hình Ưu điểm Nhược điểm Mơ hình dòng Dễ thực hiện, khơng u cầu q nhiều tài nguyên sử Không sử dụng với dòng hỗn hợp dụng q trình tính tốn, cho phép mơ ổn chảy có phân ly dòng có (mixing định thời gian dài Thích hợp cho mơ lớp xuất dòng ln chuyển length model) tầng trượt/lớp cắt mỏng (shear - layer) (separation/recirculation) Phương pháp cho kết tốt dòng chảy có Định nghĩa chiều dài scale phức adverse pressure gradient (gradient áp suất bất lợi - dòng Spalart tạp dẫn đến dạng hình học mơ chảy có áp suất tĩnh tăng theo hướng dòng chảy dP/dx Allmaras phức tạp, gây khó khăn cho >0) Thích hợp cho tính tốn khí động học ngoại biên q trình tính tốn mơ (external aerodynamics) Đơn giản, mơ cần cung cấp thông tin Đối với dòng chảy có gradient Standard k - đầu vào và/hoặc điều kiện biên cần thiết Có thể dùng áp suất bất lợi, có phân tách (mơ hình k - cho nhiều loại dòng chảy tương đương Một dòng dòng ln chuyển, mơ tiêu chuẩn) mơ hình cơng nhận có hiệu hình cho kết Khơng cần sử dụng hàm damping function cho chế độ Wilcox k - chảy có hệ số Reynols nhỏ giải tích phân dòng chảy Mơ hình dự đốn sớm (standard k Điều kiện biên rối định nghĩa trước biên đối cường đại phân tách dòng ) với mơ hình (k = 0, ) Việc kết hợp nhiều phương trình mơ cho phép mô Do sử dụng kết hợp nhiều phương hình kết hợp sử dụng phương trình k - gần biên trình nên mơ hình phức tạp SST k - phương trình k - vùng chảy rối xa biên miền tính u cầu nhiều tài ngun tốn Phương trình thích với tuyệt vời với dòng tính tốn chảy có khơng có gradient áp suất bất lợi Nguyễn Thị Hải Yến nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 107 - 115 Khi biến thiên vận tốc mức độ nhỏ với tần số biến thiên lớn việc tính tốn chúng tương đối phức tạp Trong tính tốn mơ dòng chảy rối, mục tiêu xây dựng mơ hình mơ để dự đốn đại lượng cần tính (các thành phần ứng suất rối) Cùng với độ phức tạp của mơ hình dòng chảy (như mơ hình đại số, mơ hình phương trình, mơ hình hai phương trình mơ hình bậc 2), ta có mơ hình tương ứng với ưu nhược điểm khả ứng dụng định tùy thuộc vào quy mô nghiên cứu (Versteeg and Malalasekera, 2007) 2.2 Mơ hình mơ dòng chảy rối K omega SST (k - shear stress transport) Được phát triển Menter, giống mô hình k - k - , mơ hình SST k - mơ hình giải phương trình dựa khái niệm độ nhớt rối (turbulence viscosity) Trong đó, phương trình mơ tả động rối (turbulence kinetic energy), k, phương trình lại thể tốc độ tiêu tán rối (turbulence specific dissipation) Mơ hình cho có khả khắc phục nhược điểm mơ hình k - bởi số đặc tính: Mơ hình thực chất kết hợp mơ hình dòng chảy rối k - tiêu chuẩn mơ hình k - nhờ việc trộn lẫn hàm tính với Hàm thiết kế nhận giá trị vùng biên, đó, mơ hình k - kích hoạt, nhận giá trị khoảng khơng gian miền tính tốn cách xa bề mặt, đó, mơ hình k - sử dụng Do đó, mơ hình áp dụng cho nhiều đối tượng khác mà cho kết đáng tin cậy Mơ hình giải phương trình sau (1), (2) 𝜕 𝜕 (𝜌𝑘) + (𝜌𝑘𝑢𝑖 ) 𝜕𝑡 𝜕𝑥𝑖 𝜕 (1) 𝜕𝑘 = 𝜕𝑥 (𝛤𝑘 𝜕𝑥 ) + 𝐺𝑘 − 𝑌𝑘 + 𝑆𝑘 𝑗 𝑗 𝜕 𝜕 (𝜌𝜔) + (𝜌𝜔𝑢𝑖 ) 𝜕𝑡 𝜕𝑥𝑖 = 𝜕 𝜕𝜔 (𝛤 )+ 𝜕𝑥𝑗 𝜔 𝜕𝑥𝑗 (2) 𝐺𝜔 − 𝑌𝜔 + 𝑆𝜔 Trong đó: Gk thể phát sinh động rối gradient vận tốc trung bình gây ra; G thể hình thành ; 𝛤𝑘 , 𝛤𝜔 độ khuếch tán hiệu dụng k Yk Y giảm dần k tác dụng dòng chảy rối; D đại lượng 109 khuếch tán chéo; Sk S phụ thuộc vào định nghĩa người dùng (ANSYS, 2012) Tính tốn dòng chảy chuyển động qua mơi trường rỗng 3.1 Mơ hình lý thuyết dòng chảy chuyển động qua mơi trường rỗng Như trình bày trên, báo tập trung vào tìm hiểuvà tính tốn vận tốc phân bố dòng theo phương thẳng đứng khơng gian 2D Miền nghiên cứu gồm dòng chảy mặt thẳng đứng chảy qua đối tượng rỗng ABCD tối giản hình dạng có dạng hình chữ nhật (Hình 1) Miền nghiên cứu có đáy dạng phẳng Chiều dài AB đối tượng rỗng tính lx = xb - xa , độ sâu ngập nước ký hiệu ly, Ly độ sâu cột nước miền nghiên cứu Hình Miền nghiên cứu dòng chảy qua vật thể rỗng ABCD mặt phẳng đứng Trong đó, un vận tốc dòng chảy bên vật thể rỗng, us vận tốc dòng chảy bên vật thể, u0 vận tốc dòng chảy sát bề mặt phía sau vật thể, u1 vận tốc dòng chảy phía sau vật thể Dòng chảy chất lỏng trường hợp giả thiết dòng chảy đồng nhất, không nén đặc trưng vận tốc trung bình ⃗ = (𝑢̅(𝑥, 𝑦), 𝑣̅ (𝑥, 𝑦)) áp suất 𝑃̅(𝑥, 𝑦) Để loại 𝑉 bỏ thành phần trọng lực tính tốn, đại lượng áp suất thủy tĩnh sử dụng nghiên cứu, với áp suất thủy tĩnh 𝑃̂ = 𝑃̅ + 𝜌𝑔𝑦 Dựa phương trình Navier - Stokes viết cho dòng chảy khơng nén được, dòng chảy qua miền tính tốn đặc trưng bởi: - Định luật bảo toàn khối lượng: ⃗ =0 𝛻 𝑉 (3) - Định luật bảo toàn động lượng : ⃗ ) 𝑉 ⃗ = −𝛻𝑃̂ + 𝜇∆𝑉 ⃗ + 𝛻 𝜏 𝑡 + 𝑛𝐹 (4) 𝜌(𝛻𝑉 110 Nguyễn Thị Hải Yến nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 107 - 115 Với µ độ nhớt động lực chất lỏng, mật độ chất lỏng 𝜏 𝑡 tensor ứng suất dòng chảy rối, g gia tốc trọng trường, y độ sâu Đại lượng 𝑛𝐹 phương trình (4) đại lượng thể ảnh hưởng vật thể rỗng (porous medium) dòng chảy, đặc trưng bởitổ hợp vi vật thể chứa không gian ABCD Trong n tổng số vật thể đơn vị thể tích, lực kéo tác dụng lên vi vật thể là: ⃗ |𝑉 ⃗ −𝐹 = 𝐶𝐷 𝑠𝜌|𝑉 (5) Trong đó, CD hệ số kéo tác dụng lên vật thể Để thể tác dụng tổng hợp vật thể chứa không gian ABCD, hệ số kéo hiệu dụng Cnet định nghĩa (Patursson et al., 2010) Đây hệ số quy ước quy định riêng cho nghiên cứu Hệ số biểu diễn ảnh hưởng vật thể rắn đạng cầu không gian ABCD với giả thiết chúng phân bố vật thể đứng sau không bị che lấp vật thể đứng trước, 𝐶𝑛𝑒𝑡 = 𝑛(𝑥 )𝑙𝑥 𝑠𝐶𝐷 , Cnet[0, ] Thay Cnet vào phương trình (4) ta có phương trình chiếu theo phương x, y là: - Theophương x: ̅ 𝜕𝑢 𝜕𝑃̂ ̅ 𝜕𝑢 𝜕 𝜕 ̅̅̅̅2 − ̅̅̅̅̅ 𝑢̅ 𝜕𝑥 + 𝑣̅ 𝜕𝑦 = − 𝜌 𝜕𝑥 − 𝜕𝑥 𝑢′ 𝑢′𝑣′ + 𝜕𝑦 ̅ 𝜕2 𝑢 ̅ 𝜕2 𝑢 𝐶𝑛𝑒𝑡 √𝑢̅2 + 𝑙𝑥 (𝜕𝑥 + 𝜕𝑦2 ) − 𝑣̅ 𝑢̅ (6) - Theo phương y: 𝑢̅ 𝜕𝑣̅ 𝜕𝑥 𝜕𝑣̅ 𝜕𝑦 ̅ 𝜕2 𝑢 + 𝑣̅ 𝜕𝑃̂ 𝜕 𝜕 − ̅̅̅̅ 𝑢′2 − ̅̅̅̅̅ 𝑢′𝑣′ + 𝜌 𝜕𝑦 𝜕𝑥 𝜕𝑦 (7) ̅ 𝜕 𝑢 𝐶𝑛𝑒𝑡 2 =− (𝜕𝑥 + 𝜕𝑦2 ) − 𝑙𝑥 𝜕𝑣̅ + 𝜕𝑦 3.2 Mô dòng sử dụng mơ hình mơ dòng chảy rối k - SST Để tính tốn dòng chảy mơ tả phương trình (6, 7, 8) đề cập bên trên, sử dụng mô hình rối k - SST Miền tính tốn lấy có kích thước phù hợp với mơ hình mơ phòng thí nghiệm: Lx = 40m, Ly = 1.2m, ly = 0.8m, a = 0.4m, xa = 10m, xb = 20m Hệ số Reynolds ~ 105 nên miền mô chia lưới mịn để kết tính tốn có độ xác cao Dòng chảy vào chọn có dạng hàm mũ (empirical power - law): √𝑢̅ + 𝑣̅ 𝑢̅ Phương trình liên tục (continuity equation) viết dạng: ̅ 𝜕𝑢 𝜕𝑥 hệ số kéo Cnet từ nhỏ đến trung bình, chúng tơi dự đoán miền xa< x< xb phân bố thành bốn phần sau: - Dòng chảy vận tốc nhỏ bên vật thể ABCD, 𝑢̅𝑛 ; - Dòng chảy có vận tốc lớn bên vật thể ABCD, 𝑢̅𝑠 ; - Dòng chảy hỗn hợp (mixing - layer) nằm vùng dòng chảy trên; - Phần biên sát đáy Trong nghiên cứu này, phần dòng chảy lớp biên (boundary layer) chưa xét đến đề cập đến nghiên cứu sau Các phương trình lý thuyết cho phép tính định lượng số thơng số áp suất miền nghiên cứu, 𝑃̂, cường độ rối I hay vận tốc trung bình vị trí cột chất lỏng thuộc miền nghiên cứu Tại thời điểm tại, mơ hình lý thuyết chưa đề cập đến trường hợp Cnet lớn Tuy nhiên, mơ hình mơ cho kết với Cnet =0 (8) Trong đó, u', v' biến thiên vận tốc (Fluctuating velocity) Theo nghiên cứu Poizot đồng (Poizot et al., 2016) trường hợp vật thể khơng có tính thấm, khơng có dòng chảy bên vật thể, trường dòng chảy qua phân bố thành vùng chính: Dòng chảy gần đồng phía trước vật thể, dòng chảy mạnh bên vùng xốy phía sau vật thể Bài báo nghiên cứu dòng chảy chảy qua vật thể rỗng với hệ chố Cnet thay đổi từ vô nhỏ đến vô lớn Khi 𝑦 1/8 𝑢𝑖𝑛 (𝑦) ≡ 𝑢(0, 𝑦) = 𝑈∞ (𝐿 ) (9) 𝑦 Vận tốc trung bình chọn tính U = 0.5m/s2 Khoảng cách vơ hướng tới biên miền tính tốn, y+ = 30 60 Hệ số nén Cnet lấy khoảng [0, 500] Cường độ rối (turbulence intensity) I đầu vào miền tính tốn lấy khoảng giá trị tương đương với trường hợp dòng có cường độ rối trung bình, 1% < I < 5% Các điều kiện biên lựa chọn với đặc điểm gần với điều kiện thực Kết Các mô chạy ổn định với thời gian trung bình khơng q lớn Dưới số Nguyễn Thị Hải Yến nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 107 - 115 kết thu sau chạy mơ với vật thể có độ rỗng thay đổi biên độ rộng, hay Cnet thay đổi từ nhỏ đến lớn 4.1 Vận tốc dòng chảy khỏi vật thể rỗng Khi so sánh tỷ số dòng chảy phía sau vật thể rỗng với vận tốc trung bình dòng chảy vào u0/U tính tốn lý thuyết tính tốn mơ phỏng, ta thấy có sai lệch khơng q lớn < 6% (Hình 2) (điều giải thích tính tốn lý thuyết mơ bỏ qua số yếu tố ảnh hưởng biên) Kết so sánh với kết mơ sử dụng OpenFoam với miền tính toán vật thể rỗng (Verjus and Angilella, 2016) Điều chứng tỏ tính khả thi mơ hình lý thuyết mơ hình mơ trường hợp Cnet nhỏ Thêm vào đó, mơ hình mơ cho ta nhiều kết trường hợp Cnet lớn, ứng với vật thể có độ nhỏ đến gần đặc, phân bố dòng trường hợp khơng khác nhiều so với nghiên cứu trước Escauriaza Poizot (Escauriaza Sotiropoulos, 2011; Poizot et al., 2016) 111 and 4.2 Ứng suất cắt Ứng suất cắt đáy miền tính tốn ̅ 𝜕𝑢 tính theo cơng thức 𝜏𝑤 = 𝜇 𝜕𝑦, với 𝜇 độ nhớt động lượng chất lỏng Đại lượng có ý nghĩa lớn nghiên cứu có khả cho pháp dự đốn tượng xói mòn Nhìn vào biểu đồ thấy xuất vật thể rỗng có ảnh hưởng lớn đến ứng suất cắt bề mặt đáy bên vật thể Thêm vào đó, độ rỗng vật thể giảm, Cnet giảm, ứng suất cắt tăng (Hình 3) 4.3 Cấu trúc dòng Trong trường hợp Cnet nhỏ (ở Cnet = 5), đường dòng có dạng gần song song, điều cho thấy dòng chảy khơng có biến động nhiều vị trí miềng mơ độ rỗng vật thể lớn (Hình 4) Khi tăng dần độ rỗng vật thể Hình Biểu đồ so sánh tỷ số vận tốc u0/Uvới đường nét đứt lý thuyết (b), với kết mô sử dụng OpenFoam (a) Trong đó, đường nét liền đường tính tốn mơ Trường hợp Cnet nhỏ, Cnet = ÷ Hình Ứng suất cắt đáy 𝜏𝑤 theo phương x, ứng với nhiều giá trị độ rỗng khác vật thể mô Vật thể có chiều dài 10m, x [10, 20] 112 Nguyễn Thị Hải Yến nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 107 - 115 ta dễ dàng quan sát thấy có xuất dòng luân chuyển (recirculation cell - dòng luân chuyển xem tác nhân gây nhiễm bẩn vùng mặt bên vật thể rỗng nằm gần nó) Đồng thời, quan sát xáo trộn mạnh dòng chảy vị trị bên vật thể rỗng (Spalart and Watmus, 1993; Verjus et al., 2016) 4.4 Sự giảm vận tốc dòng chảy bên vật thể rỗng Kết tính tốn mơ cho thấy có giảm vận tốc dòng chảy chất lỏng qua vật thể rỗng (Hình 5) Nếu so sánh lưu lượng chất lỏng qua vật thể rỗng Qnet với tổng lưu lượng dòng chảy mặt cắt thẳng đứng qua vật thể ta xác định giảm vận tốc dòng chảy cụ thể từ 10% đến 80% tùy theo độ lớn Cnet Nói cách khác, độ rỗng vật thể giảm dòng chảy qua vật thể rỗng Kết tương đồng với số nghiên cứu trước với phương pháp tiếp cận khác (Swift et al., 2006 Enayagamoorthy and Hyeyun, 2011) Điều cho thấy hướng tiếp cận đắn hoàn tồn sử dụng cho nghiên cứu 4.5 Cường độ rối (turbulence intensity) Hình thể dòng chảy rối có xu hướng tăng bên đáy vật cản (đối tượng rỗng) Với Cnet nhỏ, bề dày lớp dòng chảy hỗn hợp tăng tuyến tính theo phương x Trong trường hợp Cnet lớn, kết mô cho biết quy luật tăng tuyến tính kích thước vùng chảy hỗn hợp bị phá vỡ cấu trúc vùng ngày phức tạp Nguyên nhân ảnh hưởng vật thể rỗng xuất dòng lưu chuyển Do cường độ rối có ảnh hưởng lớn đến hệ số kéo hạt (Particle drag coefficient, Cd) (Geyer et al., 2004) nên thơng tin có cường độ rối I mơ có ý nghĩa cho nghiên cứu vận chuyển hạt mơi trường tương tự Kết luận Do mục đích tìm hiều dòng chảyqua vật thể rỗng theo phương thẳng, nghiên cứu sử dụng kết hợp mơ hình mơ dòng chảy rối k - SST lý thuyết phương tiện rỗng (porous media) Để đặc tả ảnh hưởng mơi trường rỗng đến dòng chảy, hệ số hiệu dụng Cnet định nghĩa Cnet cao độ rỗng vật thể giảm, Hình Streamline dòng chảy có Cnet từ nhỏ đến lớn Nguyễn Thị Hải Yến nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 107 - 115 Hình Vận tốc dòng chảy vật thể rỗng Hình Cường độ rối I dòng chảy với Cnet [5, 500] 113 114 Nguyễn Thị Hải Yến nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 107 - 115 khả cản dòng lớn, lưu lượng dòng qua vật thể nhỏ Kết mô cuối tương thích với mơ hình lý thuyết mơ hình mơ miền sử dụng số phương pháp tiếp cận khác Mơ hình mơ xây dựng mở nhiều hướng nghiên cứu áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác công tác giảng dạy Mơ hình sử dụng để nghiên cứu chuyển động hạt rắn chuyển động miền tính tốn, nghiên cứu nhiễm bẩn phía sau vật thể rỗng xuất dòng lưu chuyển (Recirculation cell) phía sau đối tượng rỗng đối tượng có độ rỗng đủ nhỏ Ngồi ra, kết mơ cung cấp thơng tin cho phép xác định vị trí miền tính tốn có ứng suất cắt 𝜏𝑤 lớn sử dụng để nghiên cứu tượng xói mòn trường hợp dòng chảy chảy qua vật thể rỗng môi trường biển Bài báo mở nhiều ý tưởng triển vọng nghiên cứu khác, vân đề giải nghiên cứu Tài liệu tham khảo ANSYS, Inc, 2012 ANSYS FLUENT tutorial guide Published in the U.S.A Candel, S., 1995 Paris Dunod cop 86-Liguge Aubin Collection Chunwei, B., Yunpeng, Z G D., 2015 Development of a coupled with fluid structure model with application to a fishing net in current Hydrodynamics - Concepts and Experiments InTech Cristian, E., Fotis, S., 2011 Lagrangian model of bed - load transport inturbulent junction flows Journal of Fluid Mechanics Geyer, W R., Hill, P S., and Kineke, G C., 2004 The transport, transformation and dispersal of sedimentby buoyant coastal flows Continental Shelf Research Henk, K V., and Weeratunge, M., 2007 An introduction to computationaluid dynamics: the finite volume method Pearson Education Philippe, R S., Jonathan H W.,1993 Experimental and numerical study of aturbulent boundary layer with pressure gradients Journal of Fluid Mechanics Robinson, S., David, M., Fredriksson, W., 2006 Drag force acting on biofouled net panels Aquacultural engineering Romuald, V., and Angilella, J R., 2016 Critical stokes number for the capture of inertialparticles by recirculation cells in two dimensional quasisteady flows Physical Review Subhas, K V., Hyeyun, K., 2011 Numerical modeling of aquaculture dissolved waste transport in acoastal embaymen Environmental Fluid Mechanics Yoder, D A., DeBonis, J R., 2013 Modeling of turbulent free shear flows NASA/TM Ystein, P., Robinson, S., Igor, T M., 2010 Development of a porous media model withapplication to flow through and around a net panel Ocean Engineering Poizot, E., Verjus, R., Nguyen, H Y., Angilella, J R., 2016 Shelf-contamination of aquaculture cage in shallow water Springer 16(4) 793-805 Nguyễn Thị Hải Yến nnk /Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 60 (1), 107 - 115 115 ABSTRACT Modelisation of flows in the vicinity of a porous structure Yen Hai Thi Nguyen, Thinh Van Nguyen, Tuan Thanh Nguyen, Phuong Cuc Vu Faculty of Oil and Gas, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam To investigate a coastal flow in the vicinity of a porous obstacle, several approaches are proposed such as CFD computational fluid dynamics and/or theoretical calculations based on Navier - Stokes equations With the non - stop development of information technology, there are many turbulence models suggested to solve this current such as Standard k - , Wilcox k - , SST k - …etc In which, the SST k - model has proved its efficiency in solving problems related to this type of flow Besides, in order to characterize the emmerged structure in marine environment, the theory of porous media is utilised In this study, the effective drag coefficient Cnet of the porous obstacle varies from to infinity to minic a vas range of porosity of this object Results of numerical simulations enable us to confirm a separation of the flow and a declination of its velocity within the porous structure and allow us to witness the apperance of a recirculation cell at the rear of the structure when Cnet reaches a critical value Thus, velocities or flowrates inside and below the porous medium could be estimated For the sake of accuracy and realiability of the numerical simulations, these results are then compared to relevant studies and to some theoretical calculations ... chất k t hợp mơ hình dòng chảy rối k - tiêu chuẩn mơ hình k - nhờ việc trộn lẫn hàm tính với Hàm thiết k nhận giá trị vùng biên, đó, mơ hình k - k ch hoạt, nhận giá trị khoảng khơng gian miền... rối K omega SST (k - shear stress transport) Được phát triển Menter, giống mơ hình k - k - , mơ hình SST k - mơ hình giải phương trình dựa khái niệm độ nhớt rối (turbulence viscosity) Trong. .. chuyển hạt môi trường tương tự K t luận Do mục đích tìm hiều dòng chảyqua vật thể rỗng theo phương thẳng, nghiên cứu sử dụng k t hợp mơ hình mơ dòng chảy rối k - SST lý thuyết phương tiện rỗng (porous