Nghiên cứu mô phỏng, tính toán sự tương tác thủy động giữa chong chóng và thân tàu bằng phương pháp Ranse

Bài viết trình bày kết quả mô phỏng tính toán các hệ số tương tác giữa chong chóng và thân tàu dựa trên phương trình Navier – Stokes với số Reynolds trung bình (RANSE).

TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ GIAO THƠNG VẬN TẢI, SỐ 30-11/2018 23 NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG, TÍNH TỐN SỰ TƯƠNG TÁC THỦY ĐỘNG GIỮA CHONG CHÓNG VÀ THÂN TÀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP RANSE NUMERICAL PREDICTION OF PROPELLER - HULL INTERACTION CHARACTERISTICS USING RANSE METHOD Trần Ngọc Tú Khoa Đóng tàu, Đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt: Bài báo trình bày kết mơ tính tốn hệ số tương tác chong chóng thân tàu dựa phương trình Navier – Stokes với số Reynolds trung bình (RANSE) Để thu hệ số tương tác thủy động chong chóng thân tàu, báo tiến hành mơ tính tốn ba tốn gồm: Tính tốn lực cản tàu, tính tốn thơng số thủy động củ a chong chóng tự mơ chong chóng làm việc sau thân tàu Phương pháp toàn miền chất lỏng quay sử dụng mơ chong chóng tự Phương pháp chuyển động vật rắn tuyệt đối sử dụng mô chong chóng làm việc sau thân tàu, chuyển động quay chong chóng mơ b ằng việc sử dụng kỹ thuật lưới trượt Ảnh hưởng mặt thống mơ ph ỏng lực cản tàu chong chóng sau thân tàu mơ phương pháp thể tích chất lỏng Để kiểm tra độ tin cậy kết mô phỏng, báo sử dụng mô hình tàu hàng rời Nhật Bản (JBC) để tính tốn so sánh với kết thử mơ hình Bộ giải sử dụng nghiên cứu phần mềm CFD Star - CCM+ Từ khóa: Chong chóng, thân tàu, hệ số lực hút, hệ số dòng theo, RANSE Chỉ số phân loại: 2.1 Abstract: The paper presents simulation results of the components of hull-propeller interaction using unsteady RANSE method To obtain the propulsion coefficients, the ship resistance, open-water curves of the propeller and self-propulsion are computed For numerical simulations propeller open water characteristics the rotating reference frame approach are used For self-propulsion simulation the rigid body motion method is applied Rotating propeller was model with sliding grids technique Free surface effects were included by employing the volume of fluid method (VOF) for multi - phase flows The well - known Japan Bulk Carrier (JBC) test cases are used to verify and validate the accuracy of case studies The solver used in this study is the commercial package Star - CCM + from CD - Adapco Keywords:Propeller, interaction, hull, wake fraction, thrust deduction, RANSE Classification number: 2.1 Giới thiệu Việc tính tốn thơng số thủy động tương tác chong chóng thân tàu (hệ số lực hút, hệ số dòng theo hệ số ảnh hưởng dịng theo khơng đến mơ men thủy động chong chóng) có vai trị quan trọng q trình thiết kế tàu liên quan đến việc xác định xác cơng suất máy để tàu đạt tốc độ đề ra, hiểu biết chúng cho phép ta đánh giá tương thích phối hợp cơng tác hệ: Thân tàu - thiết bị đẩy (chong chóng) – máy q trình thiết kế khai thác góc độ an tồn tính kinh tế Như biết, phương pháp thử mơ hình tàu bể thử phương pháp cho kết tin cậy tính tốn tương tác chong chóng thân tàu Tuy nhiên, việc thử mơ hình địi hỏi thời gian chi phí lớn (do phải chế tạo mơ hình vật lý để thử) Chính người ta áp dụng phương pháp sau giai đoạn thiết kế phương án nghĩa tìm phương án thiết kế tối ưu cho tàu Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ máy tính điện tử, việc sử dụng CFD (Computational Fluid Dynamics) để giải toán thủy động lực học tàu thủy giai đoạn thiết kế phương án áp dụng rộng rãi giới mang lại kết tương đối xác so với kết thử mơ có lợi mặt kinh tế so với việc thử mơ hình khơng phải chế tạo mơ hình, rút ngắn thời gian tính tốn Ngồi ưu điểm CFD khả đảm bảo đồng dạng theo số Froude số Reynold (nghĩa ta tính tốn tốn mơ 24 Journal of Transportation Science and Technology, Vol 30, Nov 2018 tàu dạng kích thước mơ hình dạng kích thước thực); việc xử lý sau tính tốn CFD cịn cung cấp cho người thiết kế nhiều thông số chi tiết dòng chảy sau thân tàu, phân bố áp suất dọc thân tàu, …giúp nhà thiết kế tìm phương án thiết kế tối ưu cho tàu góc độ thủy động lực học Việc mơ chong chóng làm việc sau thân tàu phương pháp RANSE nhiều tác giả giới thực Có thể kể số kết nghiên cứu điển Nhóm tác giả Villa [1] Pacuraru [2] sử dụng RANSE để mô chong chóng làm việc sau thân tàu, nhóm tác giả sử dụng mơ hình đĩa ảo để thay cho chong chóng thực làm việc sau thân tàu Ưu điểm phương pháp tiết kiệm thời gian mô so với phương pháp mô chong chóng trực tiếp sau thân tàu [3], [4] Tuy nhiên, nhược điểm phương pháp có độ xác khơng cao phương pháp mơ trực tiếp chong chóng sau thân tàu Nhóm tác giả Win [5] sử dụng RANSE với hỗ trợ phần mềm thương mại CFDSHIP JOWA để nghiên cứu tương tác chong chóng thân tàu mơ hình tàu Series 60 Nhóm tác giả Bugalski [6] sử dụng RANSE để mơ chong chóng làm việc sau thân tàu phương pháp chuyển động vật rắn tuyệt đối Các nghiên cứu có vai trị quan trọng phục vụ cho nghiên cứu việc sử dụng phương pháp RANSE vào mơ tính tốn tương tác thủy động chong chóng thân tàu Tuy nhiên nghiên cứu đề cập đến việc xác định điểm tự đẩy tàu thông qua việc mơ tốn chong chóng làm việc sau thân tàu mà chưa đề cập đến việc tính tốn hệ số tương tác chong chóng thân tàu việc xác định hệ số tương tác theo ITTC [7] ta cần phải tiến hành tính tốn ba tốn: Bài tốn - Mơ tính tốn lực cản tàu; tốn - Mơ tính tốn chong chóng tự do; tốn - Mơ chong chóng làm việc sau thân tàu Trong báo sử dụng phương pháp RANSE với hỗ trợ giải Star - CCM+ để tiến hành mơ tính tốn ba toán nêu nhằm xác định hệ số tương tác thân tàu chong chóng Để kiểm tra độ tin cậy kết mô phỏng, báo sử dụng mơ hình tàu hàng rời Nhật Bản (JBC) để tính tốn so sánh với kết thử mơ hình Mơ số 2.1 Các thơng số hình học tàu JBC Tàu JBC mẫu tàu hàng rời Viện Nghiên cứu Hàng hải quốc gia Nhật Bản kết hợp với trường Đại học Yokohama Trung tâm Nghiên cứu Nhật Bản hợp tác thiết kế phục vụ cho mục đích nghiên cứu dòng bao quanh thân tàu cho kiểm tra kết tính tốn CFD Các số liệu kết thử lực cản, chong chóng tự do, chong chóng sau thân tàu dạng mơ hình (λ = 40) công bố tài liệu [8], [9] Các thơng số hình học tàu JBC chong chóng trình bày hình 1, hình 2, bảng bảng Hình Mơ hình tàu JBC Bảng Các thông số chủ yếu tàu JBC [8] Tàu Các thơng số Tàu thực mơ hình Tỷ lệ mơ hình λ - 40 Chiều dài hai đường LP P (m) vng góc Chiều dài đường nước LWL (m) 280.00 7.00 285.00 7.125 Chiều rộng tàu B (m) 45.00 1.125 Chiều chìm tàu T (m) Thể tích chiếm nước ∇ 16.5 0.4125 (m3 ) 17837 2.7870 S (m2 ) LCB Hồnh độ tâm tính từ mặt phẳng sườn (%LP P ), fwd+ 19556 12.222 Diện tích mặt ướt 2.5475 Hình Chong chóng sử dụng cho thử chong chóng tự chong chóng sau thân tàu TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ GIAO THƠNG VẬN TẢI, SỐ 30-11/2018 Bảng Các thơng số hình học chong chóng tàu JBC [8] Các thơng số Đơn vị Giá trị Đường kính D m 0.203 Tỷ số đĩa Đường kính tương đối củ chong chóng Số cánh A E /A - 0.5 D h /D - 0.18 Z - Tỷ số bước P 0.7 /D Chiều quay - 0.75 - Quay phải 2.2 Thiết lập điều kiện tính tốn Đối với tốn lực cản tàu tốn chong chóng sau thân tàu, việc thiết lập mô thực giống điều kiện bể thử ứng với trường hợp thử 1.1a (đối với toán lực cản) trường hợp 1.5a (đối với toán chong chóng sau thân tàu) nêu chi tiết [9], cụ thể sau: Tính tốn chiều chìm T = 0.4125 m với thể tích chiếm nước ∇ = 2.7870 m3 , số Froude Fr = 0.142, số Reynolds Re=7.46.106 Bài thử lực cản tàu thiết lập sau: - Tàu chạy nước tính; - Tàu khơng có chong chóng, bánh lái thiết bị ESD; - Độ chúi động chiều chìm động tàu xét đến chuyển động Bài thử chong chóng sau thân tàu thiết lập sau: - Tàu chạy nước tĩnh; - Tàu có chong chóng khơng có bánh lái thiết bị ESD; - Độ chúi động chiều chìm động tàu xét đến chuyển động Việc thiết lập mô chong chóng tự thực bước tương đối J = 0.4 đến 0.8 với bước 0.1 Vịng quay chong chóng giữ khơng đổi n = 20rps giống bể thử, bước tương đối J thay đổi cách thay đổi tốc độ tiến chong chóng Các thơng số môi trường (khối lượng riêng, độ nhớt động học) thiết lập giống bể thử thật (khối lượng riêng nước ρ = 998.2 kg/m3 , độ nhớt động học nước ν =1.107x10-6 m2 /s) [9] 2.3 Thiết lập tính tốn 2.3.1 Thiết lập miền tính tốn điều kiện biên 25 Trong tốn mơ tính tốn lực cản tàu, tính chất đối xứng tàu qua mặt phẳng dọc tâm nên để giảm thời gian tính tốn ta cần mơ nửa thân tàu Kích thước miền chất lỏng tính tốn (bể thử ảo) theo hướng dẫn Star CCM+ [10] xác định sau: Miền chất lỏng phía trước tàu nằm cách tàu đoạn 1.5L tính từ đường vng góc mũi, miền chất lỏng phía tàu nằm cách đường vng góc tàu đoạn 2.5L, phía đáy phía bể thử ảo cách mặt thoáng chất lỏng đoạn tương ứng 2.5L 1.25L Cạnh bên bể thử ảo cách mặt phẳng dọc tâm tàu đoạn 2.5L Trong tốn mơ thơng số thủy động chong chóng tự do, miền chất lỏng tính tốn có dạng lăng trụ, kích thước xác định dựa đường kính chong chóng Theo hướng dẫn ITTC [11], kích thước bể thử ảo xác định sau: Đường kính miền chất lỏng tính tốn gấp bốn lần đường kính chong chóng (D), dịng đến chong chóng (inlet) cách chong chóng khoảng 4D, dịng sau chong chóng (outlet) cách chong chóng khoảng 3D Hình Miền chất lỏng tính tốn điều kiện biên áp dụng toán mơ chong chóng tự Bảng Loại điều kiện biên sử dụng tốn tính lực cản chong chóng sau thân tàu Các phần bể thử ảo, tàu Loại điều kiện chong chóng biên Miền chất lỏng phía trước, Velocity inlet tàu Miền chất lỏng phía sau tàu Pressure oulet Miền chất lỏng phía bên tàu Symmetry plan Thân tàu, chong chóng No – slip Đối với tốn mơ chong chóng sau thân tàu, ta cần phải mơ tồn thân tàu Miền chất lỏng tính tốn toán gồm hai miền: Miền chất lỏng tĩnh bao quanh tồn tàu có kích thước 26 Journal of Transportation Science and Technology, Vol 30, Nov 2018 tốn mơ lực cản tàu; miền chất lỏng quay nằm bên miền chất lỏng tĩnh bao quanh chong chóng có dạng hình lăng trụ (xem hình 6) Điều kiện biên áp dụng cho tốn mơ lực cản chong chóng sau thân tàu lựa chọn Đối với tốn mơ chong chóng tự điều kiện biên velocity inlet sử dụng cho miền chất lỏng phía trước chong chóng, Pressure outlet áp dụng cho miền chất lỏng phía sau chong chóng, Symmetry plane áp dụng cho miền chất lỏng mặt bên chong chóng, No - slip wall áp dụng cho cánh, củ trục chong chóng (xem hình 3) 2.3.2 Chia lưới Trong mơ tính tốn thủy động lực học tàu thủy nói chung RANSE ta cần phải lựa chọn ba nhóm lưới gồm: Lưới bề mặt, lưới khối lưới lăng trụ Lưới bề mặt (Surface mesh) dùng để chia bề mặt thân tàu chong chóng thành bề mặt hữu hạn Lưới khối (volume mesh) sử dụng để chia miền chất lỏng tính tốn thành phần tử thể tích hữu hạn Lưới lăng trụ (prism layer) mơ hình lưới khối sử dụng để giải lớp biên bao quanh tàu chong chóng Loại lưới khối sử dụng ba toán lưới sáu mặt (trimmer) Để giảm số lượng lưới xuống trì độ xác cần thiết tính tốn, ta tăng mật độ lưới lên vị trí quanh tàu, phía mũi tàu (để mơ xác hình dáng sóng phía mũi tàu dịng theo phía tàu); bề mặt thống chất lỏng (để mơ xác sóng kelvin); vị trí gần chong chóng, đặc biệt vị trí mép cánh chong chóng Kết chia lưới tốn mơ phỏng, tính tốn lực cản tàu, chong chóng tự chong chóng sau thân tàu trình bày hình 4, hình hình a) Cấu trúc lưới tồn miền tính tốn b) Cấu trúc lưới mặt thống chất lỏng Hình Cấu trúc lưới mơ tính tốn lực cản tàu Hình Cấu trúc lưới mơ chong chóng tự Hình Cấu trúc lưới mơ chong chóng sau thân tàu 2.3.3 Lựa chọn mơ hình vật lý Mơ hình vật lý sử dụng mơ lực cản tàu chong chóng sau thân tàu Unsteady Reynolds Averaged Navier Stokes equations (URANSE) với mơ hình TẠP CHÍ KHOA HỌC CƠNG NGHỆ GIAO THƠNG VẬN TẢI, SỐ 30-11/2018 dòng rối SST K - Omega Phương pháp thể tích chất lỏng VOF sử dụng để mơ mặt thoáng chất lỏng, chuyển động thân tàu (theo phương thẳng đứng 0z quay quanh trục 0y) tính đến việc sử dụng lựa chọn cân tương tác thủy động chất lỏng thân tàu DFBI Star - CCM+ Phương pháp chuyển động vật rắn tuyệt đối sử dụng mơ chong chóng làm việc sau thân tàu, chuyển động quay chong chóng mơ việc sử dụng kỹ thuật lưới trượt Trong mô chong chóng tự do, dịng đến chong chóng dịng uniform nên để rút ngắn thời gian tính tốn, sử dụng mơ hình vật lý Steady RANSE với việc sử dụng phương pháp toàn miền chất lỏng quay để tính tốn thơng số thủy động chong chóng, mức độ xác thời gian tính tốn tốt so với phương pháp khác [12] 2.3.4 Lực chọn bước thời gian tính tốn Một yếu tố có ảnh hưởng lớn đến độ xác kết thu việc lựa chọn bước thời gian tính tốn cho mơ hình vật lý unsteady Đối với tốn mơ tính tốn lực cản tàu, bước thời gian tính toán lựa chọn dựa chiều dài tốc độ tàu theo công thức [13]: (1) ∆t =0.005 ~ 0.01L / V Ở đây: V tốc độ tàu, L chiều dài tàu Đối với tốn mơ chong chóng sau thân tàu, hội tụ số khó đạt nên theo khuyến nghị ITTC [13] bước thời gian cần lựa chọn để chong chóng quay độ bước thời gian Kết mô 3.1 Xác định hội tụ lưới Một sai số xuất tính tốn phương CFD sai số lưới gây (sai số rời rạc hóa) Chính vậy, để tránh sai số lưới gây bước tính tốn ta cần phải nghiên cứu hội tụ lưới nghĩa xác định số lượng lưới cần thiết để kết tính tốn thu độc lập với việc tăng 27 tiếp số lượng lưới lên Lưới coi hội tụ việc tăng tiếp số lượng lưới tính tốn thu kết tương tự khác so với việc sử dụng kích thước lưới lớn lần trước Ở việc nghiên cứu hội tụ lưới thực ba kích thước lưới khác với tỷ lệ thay đổi độ mịn lưới rG = (đây giá trị khuyến nghị ITTC[14]) Theo đó, ba kích thước lưới sử dụng nghiên cứu hội tụ lưới gồm lưới mảnh, lưới cỡ trung lưới mịn tương ứng với số lượng lưới sử dụng mơ tính tốn lực cản tàu 0.696, 1.315 2.345 triệu lưới Trong mơ chong chóng tự 0.852, 1.568 triệu lưới bước tương đối J = 0.5 Sự thay đổi kết tính sử dụng lưới có kích thước khác ví dụ lưới mịn lưới cỡ trung ε 12, lưới cỡ trung lưới thô ε 23 xác định theo công thức: (2) ε12 = ( S1 − S ) / S1 ; ε 23 = ( S − S3 ) / S2 Trong S , S , S kết tính thơng số lực cản thủy động chong chóng tự tương ứng sử dụng lưới mịn, lưới cỡ trung lưới mảnh Sai số kết mô S (CFD) thực nghiệm bể thử D (EFD) xác định theo công thức: E%D = (D − S ) 100% D (3) Kết nghiên cứu hội tụ lưới cho toán lực cản chong chóng tự trình bày bảng bảng Bảng Kết nghiên cứu hội tụ lưới tốc độ Fr = 0.142 Hình dạng sóng phân bố áp suất khu vực phía tàu sử dụng lưới mịn trình bày hình hình 28 Journal of Transportation Science and Technology, Vol 30, Nov 2018 tốn chong chóng tự sử dụng lưới mịn) Chính sử dụng lưới mịn để nghiên cứu mơ chóng tự bước tương đối khác mô chong chóng sau thân tàu Hình Hình dạng sóng bề mặt tàu tạo Hình Phân bố áp suất phía tàu Hình Profile sóng dọc thân tàu Bảng5 Kết nghiên cứu hội tụ lưới bước tương đối J = 0.5 Kích thước lưới EFD Các Lưới ε 32 % ε 12 % (D) thông số Lưới cỡ Lưới [9] mảnh trung mảnh Giá 0.179 0.181 0.1805 0.1803 -0.28 -0.11 trị KT E%D / -0.67 -0.39 -0.28 / / Giá 0.247 0.2413 0.243 0.2445 0.70 0.61 trị KQ E%D η0 Giá trị E%D / 2.66 1.98 0.577 0.597 0.591 / -3.43 -2.43 1.37 / / 0.587 -0.98 -0.73 -1.68 / / 3.2 Kết mơ chong chóng tự Từ kết thu bảng bảng 5, ta thấy kết tính tốn hệ số lực cản tàu thông số thủy động chong chóng thay đổi cách đơn điệu với mật độ lưới (sự thay đổi kết sử dụng lưới mảnh so với lưới cỡ trung ε 23 lớn so với thay đổi kết tính thu lưới cỡ trung lưới mịn ε 12 ) thay đổi kết tính sử dụng kích thước lưới khác tương đối nhỏ, đặc biệt lưới cỡ trung lưới mịn (chỉ trênh 1%) Ngoài cịn cho kết sai số nhỏ so với kết thử bể thử (chỉ 1.42% toán lực cản tàu 1.68% J 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Kết mô tính tốn thơng số thủy động chong chóng tự bước tương đối J từ 0.4 đến 0.8 có so sánh với kết thử mơ hình trình bày bảng hình 10 Hình 10 Kết mơ tính tốn thơng số thủy động chong chóng tự Bảng Kết mô thông số thủy động chong chóng tự KT 10KQ η0 EFD [9] 0.2214 0.1798 0.1349 0.0867 0.0353 CFD 0.227 0.1803 0.1358 0.0905 0.0371 E% D [% ] -2.47 -0.28 -0.66 -4.20 -4.85 EFD [9] 0.2871 0.2479 0.2027 0.1509 0.0921 3.3 Kết mơ chong chóng sau thân tàu Việc mơ chong chóng sau thân tàu thực với việc sử dụng lưới mịn Tổng số lượng lưới sử dụng toán 6.8 triệu lưới (4.5 triệu lưới cho miền tính tốn tĩnh 2.3 triệu lưới cho CFD E% D [% ] EFD [9] 0.281 2.12 0.4909 0.2445 1.37 0.5771 0.203 -0.15 0.6354 0.154 -2.05 0.64 0.0905 1.74 0.4879 CFD 0.5143 0.5868 0.6388 0.6547 0.5220 E% D [% ] -4.8 -1.7 -0.5 -2.3 -7.0 miền chất lỏng quay bao quanh chong chóng) Điểm tự đẩy tàu điểm mà lực cản tàu với lực đẩy chong chóng tạo Trong thực tế mơ chong chóng sau thân tàu khó để ta thu điều kiện lần chạy bể thử tương tự Chính TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 30-11/2018 vậy, thông thường người ta phải tiến hành mô tối thiểu hai lần chạy với thay đổi vịng quay chong chóng cịn tốc độ tàu nguyên Từ kết thu hai lần chạy ta tiến hành nội suy tuyến tính để tìm điểm tự đẩy tàu Trong trường hợp mơ tàu mơ hình, ta cần phải thêm vào lực hiệu chỉnh ma sát (Skin Friction correction SFC, lực tính đến khác hệ số lực cản ma sát tàu mơ hình tàu thực) [7], điểm tự đẩy tàu xác định theo công thức: (4) = T RT ( SP ) − SFC Ở SFC = 18.2 N (kết thu từ việc thử mơ hình [9]), T lực đẩy chong chóng làm việc sau thân tàu; RT(SP) lực cản tàu Chỉ số SP kí hiệu cho trường hợp có chong chóng làm việc sau thân tàu Kết tính tốn thay đổi lực cản lực đẩy tàu tốc độ V =1.179m/s hai vòng quay khác chong chóng (n = 7.7 n =7.9 rps) trình bày bảng kết xác định điểm tự đẩy tàu trình bày hình.11 Bảng Kết tính tốn hai vịng quay khác chong chóng n [rps] RT(SP ) - SFC [N] T [N] 10K Q(SP ) 7.7 23.4 22.9 0.292 7.9 24.47 24.52 0.294 Hình 11 Kết xác định điểm tự đẩy tàu mơ hình 3.4 Kết tính tốn hệ số tương tác chong chóng thân tàu Dựa kết tính tốn điểm tự đẩy tàu, ta xác định hệ số tương tác thủy động tàu chong chóng theo công thức sau: - Hệ số lực hút t [7]: t= T + SFC − RT T (5) Hệ số dòng theo w T hệ số kể đến số ảnh hưởng dịng theo khơng đến mơ men thủy động chong chóng ηR xác định dựa phương pháp coi hệ số lực đẩy 29 chong chóng tự chong chóng sau thân tàu (thrust identify method) [7], [15] Khi hệ số xác định theo cơng thức sau: - Hệ số dịng theo [15]: wT = − J0 J SP (6) - Hệ số ảnh hưởng dịng theo khơng đến mơ men thủy động chong chóng [15]: ηR = KQ K Q ( SP ) (7) Ở đây: J K Q0 bước tương đối hệ số mơ men chong chóng tự thu từ hình 12; J SP and K Q(SP) bước tương đối hệ số mơ men chong chóng làm việc sau thân tàu thu dựa điểm tự đẩy tàu Hình 12 Phương pháp xác định J K Q0 từ đường cong đặc tính chong chóng tự theo phương pháp thrust identify [15] Trên bảng trình bày kết tính tốn tương tác thủy động chong chóng thân tàu có so sánh với kết thử Từ kết thu ta thấy, kết mô CFD cho sai số tương đối nhỏ so với kết thử Hình ảnh tương tác chong chóng thân tàu trình bày hình 13 hình 14 Qua ta thấy ảnh hưởng chong chóng làm cho trường áp suất phía sau thân tàu giảm xuống so với khơng có chong chóng (xem hình 8, hình 13) Từ dẫn đến làm tăng lực cản áp suất tàu (lực cản áp suất thân tàu có chong chóng làm việc lớn 1.4 lần so với khơng có chong chóng, xem bảng 8) Trường dịng theo phía sau thân tàu ảnh hưởng mạnh đến chong chóng (xem hình 14) 30 Journal of Transportation Science and Technology, Vol 30, Nov 2018 Bảng Kết tính tốn thơng số thủy động tương tác chong chóng thân tàu tốc độ V=1.179 m/s Parameter EFD (D) CFD (S) E% D RT(SP ) [N] 40.79 41.60 -1.99 RP (SP ) [N] 14.72 RF(SP ) [N] 26.88 RT [N] 36.36 36.88 -1.43 RP [N] 10.08 RF [N] 26.8 n [rps] 7.8 7.88 -1.03 T [N] 22.56 23.4 -3.72 K T(SP ) 0.217 0.222 -2.45 K Q(SP ) 0.0279 0.0288 -3.23 K Q0 0.0283 0.0293 -3.53 SFC 18.2 18.2 0.00 J0 0.408 0.405 0.74 J SP 0.745 0.737 1.02 t 0.109 0.113 -4.47 w 0.452 0.451 0.34 ηR 1.014 1.017 -0.298 Hình 13 Phân bố áp suất phía tàu có chong chóng làm việc Hình 14 Trường tốc độ hướng trục phía tàu mặt phẳng dọc tâm tàu Kết luận Bài báo thành công với việc sử dụng phương pháp RANSE mơ phỏng, tính toán tương tác thủy động thân tàu chong chóng Để thu hệ số tương tác báo tiến hành giải mô ba tốn gồm: Lực cản tàu, chong chóng tự chong chóng sau thân tàu có tính đến chiều chìm động độ chúi động tàu chuyển động Kết mơ phỏng, tính tốn thơng số hệ số lực hút (t), hệ số dòng theo (w T ) hệ số kể đến ảnh hưởng dịng theo khơng đến mơ men thủy động chong chóng (ηR ) cho sai số nhỏ so với kết thử (dưới 5%)  Tài liệu tham khảo [1] Villa, D., S Gaggero, and S Brizzolara Ship Self Propulsion with different CFD methods: from actuator disk to viscous inviscid unsteady coupled solvers in The10th International Conference on Hydrodynamics 2012 [2] Pacuraru, F., A Lungu, and O Marcu Self‐ Propulsion Simulation of a Tanker Hull in AIP Conference Proceedings 2011 AIP [3] Wehausen, J.V and E.V Laitone, Surface waves, in Fluid Dynamics/ Strömungsmechanik 1960, Springer p 446-778 [4] Zhang, N and S.-l Zhang, Numerical simulation of hull/propeller interaction of submarine in submergence and near surface conditions Journal of Hydrodynamics, 2014 26(1): p 5056 [5] Win, Y.N., et al., Computation of propeller-hull interaction using simple body-force distribution model around Series 60 CB= 0.6 Journal of the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers, 2013 18: p 17-27 [6] Bugalski, T and P Hoffmann Numerical simulation of the self-propulsion model tests in Second International Symposium on Marine Propulsors smp 2011 [7] https://ittc.info/media/1587/75-02-03-011.pdf [8] http://www.t2015.nmri.go.jp/jbc_gc.html [9]http://www.t2015.nmri.go.jp/Instructions_JBC/instr uction_JBC.html [10] CD-ADAPCO User Guide STAR-CCM+, Version 13.02 2018 [11] https://www.ittc.info/media/8169/75-03-0301.pdf [12] Tran Ngoc Tu, N.M.C., Comparison Of Different Approaches For Calculation Of Propeller Open Water Characteristic Using RANSE Method Naval Engineers Journal, 2018 Volume 130, Number 1, March 2018, pp 105-111(7) [13] ITTC 2011b Recommended procedures and guidelines 7.5-03-02-03 [14] ITTC-Quality Manual 7.5-03-01-01, 2008 ]15] Molland, A.F., S.R Turnock, and D.A Hudson, Ship resistance and propulsion 2017: Cambridge university press Ngày nhận bài: 15/10/2018 Ngày chuyển phản biện: 18/10/2018 Ngày hoàn thành sửa bài: 8/11/2018 Ngày chấp nhận đăng: 15/11/2018 ... nghiên cứu tương tác chong chóng thân tàu mơ hình tàu Series 60 Nhóm tác giả Bugalski [6] sử dụng RANSE để mô chong chóng làm việc sau thân tàu phương pháp chuyển động vật rắn tuyệt đối Các nghiên. .. tuyệt đối Các nghiên cứu có vai trị quan trọng phục vụ cho nghiên cứu việc sử dụng phương pháp RANSE vào mô tính tốn tương tác thủy động chong chóng thân tàu Tuy nhiên nghiên cứu đề cập đến việc... động thân tàu chong chóng Để thu hệ số tương tác báo tiến hành giải mơ ba tốn gồm: Lực cản tàu, chong chóng tự chong chóng sau thân tàu có tính đến chiều chìm động độ chúi động tàu chuyển động