Mô phỏng đặc điểm trường dòng bao quanh vỏ tàu cao tốc long phú 22 bằng công cụ CFD

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÔ PHỎNG ĐẶC ĐIỂM TRƯỜNG DÒNG BAO QUANH VỎ TÀU CAO TỐC LONG PHÚ 22 BẰNG CÔNG CỤ CFD Giảng viên hướng dẫn: TS Huỳnh Lê Hồng Thái Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huỳnh Trọng Tú Mã số sinh viên: 58132407 Khánh Hòa – 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MÔN KỸ THUẬT TÀU THỦY - - Trang bìa ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ PHỎNG ĐẶC ĐIỂM TRƯỜNG DÒNG BAO QUANH VỎ TÀU CAO TỐC LONG PHÚ 22 BẰNG CÔNG CỤ CFD GVHD: TS Huỳnh Lê Hồng Thái SVTH: Nguyễn Huỳnh Trọng Tú MSSV: 58132407 Khánh Hịa – tháng 8/2020 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan phần nghiên cứu thể đồ án tốt nghiệp riêng tôi, không chép đồ án khác Các số liệu kết tính toán nêu đồ án trung thực Nếu khơng tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm đề tài thân Người cam đoan Nguyễn Huỳnh Trọng Tú i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian thực đề tài, nhận giúp đỡ quý Phòng, Ban Trường Đại học Nha Trang tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp Đặc biệt hướng dẫn tận tâm Thầy TS HUỲNH LÊ HỒNG THÁI Thầy ThS TRẦN ĐÌNH TỨ Qua đây, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến Thầy giúp đỡ Xin cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Kỹ thuật tàu thủy, Khoa Kỹ thuật giao thông, Trường Đại học Nha Trang, giúp đỡ suốt thời gian học tập thực đồ án Trường Cuối xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè tạo điều kiện, giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu thực đồ án Tôi xin chân thành cảm ơn! ii MỤC LỤC Trang bìa iv LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC KÝ HIỆU ix DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT x CHƯƠNG PHẦN TỔNG QUAN 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu 1.3.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 LỰC THỦY ĐỘNG HỌC (HYDRONAMICS FORCE) 2.1.1 Sức cản tàu thủy 2.1.2 Lực nâng tàu 2.1.3 Đặc điểm vỏ tàu thủy 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CFD 2.2.1 Khái quát CFD 2.2.2 Các phương trình chủ đạo 2.2.3 Dòng chảy rối 2.2.4 Mơ hình RANS 10 2.2.4.1 Mơ hình rối tiêu chuẩn k- 11 2.2.4.2 Mô hình rối k- 12 2.2.4.3 Mơ hình chuyển vị ứng suất cắt Menter SST k-  13 iii 2.2.5 Lớp biên (Boundary layers) 13 2.2.6 Mặt thoáng 15 2.2.7 Điều kiện biên 16 2.2.8 Các dạng lưới chia 17 2.2.8.1 Lưới cấu trúc 17 2.2.8.2 Lưới không cấu trúc 17 2.3 PHƯƠNG PHÁP SỐ 18 2.3.1 Phương pháp thể tích hữu hạn (FVM) 18 2.3.2 Sơ đồ không gian rời rạc 19 2.3.3 Kết hợp Áp suất – Vận tốc 20 2.3.4 Phương pháp ẩn (Implicit) tường minh (Explicit) 20 CHƯƠNG KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM TRƯỜNG DÒNG BAO QUANH VỎ TÀU CAO TỐC 21 3.1 TRÌNH TỰ MƠ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM ANSYS FLUENT 21 3.2 LỰA CHỌN MƠ HÌNH TÀU 21 3.2.1 Các thông số tàu cao tốc Long Phú 22 22 3.2.2 Mơ hình 3D tàu cao tốc Long Phú 22 3.3 ĐỊNH NGHĨA MIỀN TÍNH TỐN 23 3.4 CHIA LƯỚI TRONG ANSYS MESHING 24 3.4.1 Lưới chia toàn miền tính tốn 24 3.4.2 Lưới hội tụ 26 3.5 THIẾT LẬP VÀ TÍNH TỐN 27 3.5.1 Thiết lập thuộc tính chung 27 3.5.2 Thiết lập lựa chọn mơ hình tính toán 28 3.5.3 Điều kiện biên 30 3.5.4 Giải toán 34 3.5.4.1 Giải pháp tính tốn 34 3.5.4.2 Kiểm sốt giải pháp tính tốn (Solution Controls) 36 3.5.4.3 Định nghĩa giá trị Report 36 3.5.4.4 Giám sát sai số 38 3.5.4.5 Khởi tạo giá trị tính tốn (Solution Initialazation) 39 3.5.4.6 Khởi động tính tốn (Run Calculation) 40 3.6 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 41 3.6.1 Các trường hợp vị trí khảo sát trường dịng bao quanh vỏ tàu cao tốc 41 iv 3.6.2 Lực thủy động học – Hydrodynamics Force 42 3.6.2.1 Lực thủy động học trường hợp 1: 42 3.6.2.2 Lực thủy động học trường hợp 2: 43 3.6.3 Đặc điểm trường dòng trường hợp 45 3.6.3.1 Áp suất bề mặt đáy tàu trường hợp 45 3.6.3.2 Vận tốc theo phương Ux trường hợp 47 3.6.3.3 Mẫu sóng trường hợp 50 3.6.4 Đặc điểm trường dòng trường hợp 54 3.6.4.1 Áp suất bề mặt đáy tàu trường hợp 54 3.6.4.2 Vận tốc theo phương Ux trường hợp 56 3.6.4.3 Mẫu sóng trường hợp 60 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 63 4.1 Kết luận 63 4.2 Khuyến nghị 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Hình vỏ tàu nhìn từ phía mũi Hình 2.2 Minh họa lớp biên phẳng 13 Hình 2.3 Lưới cấu trúc 17 Hình 2.4 Lưới khơng cấu trúc 18 Hình 3.1 Trình tự mơ tính tốn phần mềm Ansys Fluent 21 Hình 3.2 Bản vẽ mặt cắt dọc Tàu Long Phú 22 22 Hình 3.3 Mơ hình 3D tàu cao tốc Long Phú xây dựng phần mềm Rhinoceros 22 Hình 3.4 Export vỏ tàu 3D 23 Hình 3.5 Lưu vỏ tàu 3D dạng IGES 23 Hình 3.6 Kích thước miền tính tốn 23 Hình 3.7 Lưới chia công cụ Ansys Meshing 25 Hình 3.8 Đồ thị lưới hộ tụ hệ số tổng sức cản 26 Hình 3.9 Thư mục General 27 Hình 3.10 Kiểm tra thơng tin lưới Ansys Fluent 28 Hình 3.11 Hộp thoại Multiphase Model 29 Hình 3.12 Hộp thoại Vicous Model 29 Hình 3.13 Định nghĩa pha khơng khí 29 Hình 3.14 Định nghĩa pha nước 29 Hình 3.15 Hộp thoại Fluent database Materials 30 Hình 3.16 Các biên miền tính tốn 30 Hình 3.17 Hộp thoại Momentum Pressure Inlet 31 Hình 3.18 Hộp thoại Multiphase Pressure Inlet 31 Hình 3.19 Hộp thoại Momentum Pressure Outlet 32 Hình 3.20 Hộp thoại Multiphase Pressure Outlet 32 Hình 3.21 Hôp thoại Multiphase Fluid 33 Hình 3.22 Hơp thoại Operating Conditions 33 Hình 3.23 Hộp thoại Reference Values 34 Hình 3.24 Hộp thoại Solution Methods 35 Hình 3.25 Hộp thoại Solution Controls 36 Hình 3.26 Hộp thoại Drag Report Difinition 37 Hình 3.27 Hộp thoại Lift Report 37 Hình 3.28 Hộp thoại Flux Report 37 Hình 3.29 Hộp thoại Residual Monitors 38 Hình 3.30 Biểu đồ Residual thu sau mơ tốn kết thúc 38 Hình 3.31 Biểu đồ lưu lượng dịng chảy qua bề mặt tự thu sau sau mơ tốn kết thúc 39 Hình 3.32 Hộp thoại Solution Initialazation 39 Hình 3.33 Hộp thoại Calculation Activities 40 Hình 3.34 Hộp thoại Run Calculation 40 Hình 3.35 Mặt cắt dọc tàu Long Phú góc nghiêng dọc  41 vi Hình 3.36 Các mặt cắt theo phương x y sử dụng để khảo sát trường dòng bao quanh vỏ tàu cao tốc 41 Hình 3.37 Đồ thị sức cản hệ số sức cản TH1 42 Hình 3.38 Đồ thị lực nâng hệ số lực nâng TH1 43 Hình 3.39 Đồ thị sức cản hệ số sức cản TH2 44 Hình 3.40 Đồ thị lực nâng hệ số lực nâng TH2 44 Hình 3.41 Đường bao phân bố áp suất TH1 46 Hình 3.42 Đồ thị áp suất mặt cắt y/Lpp = 0.1 TH1 46 Hình 3.43 Đồ thị áp suất mặt cắt x/Lpp = -0.5 TH1 47 Hình 3.44 Đường bao đường dòng vận tốc theo phương Ux mặt cắt x/Lpp = TH1 48 Hình 3.45 Đường bao đường dịng vận tốc theo phương Ux mặt cắt y/Lpp = TH1 50 Hình 3.46 Mẫu sóng mặt cắt z/Lpp = TH1 51 Hình 3.47 Biên dạng sóng ngang mặt cắt x/Lpp = -0.7 TH1 52 Hình 3.48 Biên dạng sóng dọc mặt cắt y/Lpp = TH1 53 Hình 3.49 Đường bao phân bố áp suất TH2 54 Hình 3.50 Đồ thị áp suất mặt cắt y/Lpp = 0.1 TH2 55 Hình 3.51 Đồ thị áp suất mặt cắt x/Lpp = -0.5 TH2 56 Hình 3.52 Đường bao đường dòng vận tốc theo phương Ux mặt cắt x/Lpp = TH2 57 Hình 3.53 Vị trí tiếp xúc với mặt nước x/Lpp = TH2 58 Hình 3.54 Đường bao đường dịng vận tốc theo phương Ux mặt cắt y/Lpp = TH2 59 Hình 3.55 Mẫu sóng mặt cắt z/Lpp = TH2 60 Hình 3.56 Biên dạng sóng ngang mặt cắt x/Lpp = -0.7 TH2 61 Hình 3.57 Biên dạng sóng dọc mặt cắt y/Lpp = TH2 62 Hình 3.57 Tổng sức cản hệ số tổng sức cản báo [8] 63 vii DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Các thơng số hình học tàu Long Phú 22 Bảng 3.2 Thông tin lưới 26 Bảng 3.3 Thiết lập lời giải 34 Bảng 3.4 Lực thủy động học trường hợp 42 Bảng 3.5 Lực thủy động học trường hợp 43 Bảng 3.6 Áp suất lớn vị trí xuất TH1 46 Bảng 3.7 Thơng số hình học sóng ngang TH1 52 Bảng 3.8 Thơng số hình học sóng dọc TH1 53 Bảng 3.9 Áp suất lớn vị trí xuất TH2 55 Bảng 3.10 Thơng số hình học sóng ngang TH2 61 Bảng 3.11 Thơng số hình học sóng dọc TH1 62 viii B iên dạn g s ó ng d ọ c t ại y/ Lp p = T H1 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 z/Lpp 0.02 0.01 0.00 Fn = 1.24 -0.01 Fn = 1.74 -0.02 Fn = 2.24 -0.03 -0.04 -0.05 -0.06 -0.07 -5.00 -4.50 -4.00 -3.50 -3.00 -2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 x/Lpp Hình 3.48 Biên dạng sóng dọc mặt cắt y/Lpp = TH1 Trên đồ thị Hình 3.48, chiều cao đáy sóng dọc ba số Fn gần tương đồng tương tự chiều cao đáy sóng ngang Và vị trí xuất đáy sóng dọc bắt đầu khu vực gần x/Lpp = -0.55 phía sau đuôi tàu Thay đổi lớn vị trí xuất chiều cao đỉnh sóng dọc trình bày Bảng 3.8 Khi số Fn tăng lên vị trí xuất đỉnh sóng xa khu vực tàu, với chiều cao đỉnh sóng phát triển cao Có thể kết luận số Fn tàu tăng bước sóng dọc trường hợp tăng lên biên dạng sóng dọc có xu hướng hình thành xa vị trí tàu Bước sóng dọc tạo thành thường (1.94.7)Lpp chiều dài hai trụ tàu Bảng 3.8 Thơng số hình học sóng dọc TH1 Fn Vị trí xuất = x/Lpp Chiều cao = z/Lpp Bước sóng  = x/Lpp 1.24 -1.52 0.027 1.94 53 1.74 -2.21 0.035 3.32 2.24 -2.88 0.059 4.66 3.6.4 Đặc điểm trường dòng trường hợp 3.6.4.1 Áp suất bề mặt đáy tàu trường hợp Tương tự trường hợp 1, bề mặt đáy tàu lựa chọn để khảo sát áp suất trường hợp Trên Hình 3.49 mơ tả đường bao (contour) phân bố áp suất bề mặt đáy tàu (a)  = 2.5o (b)  = 3.5o (c)  = 4.5o Hình 3.49 Đường bao phân bố áp suất TH2 54 Tương tự trường hợp 1, Hình 3.49 vùng áp suất lớn tìm thấy khu vực tiếp nước bề mặt đáy tàu mặt cắt y/Lpp = 0.1 mặt cắt x/Lpp = -0.5 phía tàu, vị trí lựa chọn để khảo sát phân bố áp suất bề mặt đáy tàu trình bày đồ thị Hình 3.50 Hình 3.51 Đồ thị áp suất mặt cắt y/Lpp = 0.1 TH2 40000.00 35000.00 30000.00 Áp suất (Pa) 25000.00 20000.00 2.5 độ 15000.00 3.5 độ 10000.00 4.5 độ 5000.00 0.00 -5000.00 -0.45 -0.40 -0.35 -0.30 -0.25 -0.20 -0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 x/Lpp Hình 3.50 Đồ thị áp suất mặt cắt y/Lpp = 0.1 TH2 Quan sát đồ thị Hình 3.50, xác định áp suất lớn vị trí xuất ba góc nghiêng dọc trình bày Bảng 3.9 Bảng 3.9 Áp suất lớn vị trí xuất TH2  (độ) 2.5 3.5 4.5 Vị trí xuất = x/Lpp Áp suất (Pa) 0.05 35300 -0.05 28764 -0.12 21282 Từ Bảng 3.9 đưa nhận xét sau, góc nghiêng dọc tàu tăng lên áp suất lớn khu vực tiếp nước đáy tàu lớn vị trí xuất có xu hướng di chuyển gần phía tàu Ngun nhân góc nghiêng dọc tàu lớn diện tích tiếp xúc đáy tàu với mặt nước nhỏ 55 Quan sát đồ thị Hình 3.51, áp suất phân bố bề mặt đáy phía tàu ba góc nghiêng dọc có xu hướng giảm xuống khu vực gần dọc tâm tàu, đến vùng mặt đáy áp suất bắt đầu tăng mạnh giảm dần xuất vùng áp suất thấp vị trí x/Lpp = 0.096 gần khu vực gân dọc mạn tàu Áp suất góc nghiêng dọc  = 3.5o phân bố bề mặt đáy phía lớn nhất, góc nghiêng dọc tàu  = 2.5o  = 4.5o, áp suất hai trường hợp thấp Đồ thị áp suất mặt cắt x/Lpp = -0.5 TH2 30000.00 25000.00 Áp suất (Pa) 20000.00 15000.00 10000.00 2.5 độ 5000.00 3.5 độ 4.5 độ 0.00 -5000.00 -10000.00 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 y/Lpp Hình 3.51 Đồ thị áp suất mặt cắt x/Lpp = -0.5 TH2 3.6.4.2 Vận tốc theo phương Ux trường hợp Trên Hình 3.52 mơ tả đường bao (contour) đường dòng (streamline) di chuyển vận tốc theo phương Ux mặt cắt x/Lpp = trường hợp Quan sát Hình (b), (d) (f) vị trí xuất vùng rối đường dịng vận tốc ba góc nghiêng dọc  = 2.5o, 3.5o 4.5o khu vực gân dọc mạn tàu, bề mặt đáy tàu khu vực gần với sống Có thể thấy góc nghiêng dọc tăng lên vị trí xuất vùng rối có xu hướng tiến dần từ gần khu vực dọc mạn xuống vị trí sống bề mặt đáy tàu Tương tự Hình (a), (c) (e), vùng phân bố đường bao (contour) vận tốc có xu hướng phát triển từ vị trí gân dọc mạn tàu xuống vị trí sống mà góc nghiêng dọc tàu tăng lên Nguyên nhân hai tượng góc nghiêng dọc lớn vị trí tiếp xúc với nước mặt đáy tàu giảm dần theo hướng từ gân dọc mạn xuống sống mơ tả Hình 3.53 56 (a)  = 2.5o (b)  = 2.5o (c)  = 3.5o (d)  = 3.5o (e)  = 4.5o (f)  = 4.5o Hình 3.52 Đường bao đường dịng vận tốc theo phương Ux mặt cắt x/L pp = TH2 57 x/Lpp =  = 2.5o  = 3.5o  = 4.5o Bề mặt Hình 3.53 Vị trí tiếp xúc với mặt nước x/Lpp = TH2 Trên Hình 3.54 mơ tả vùng rối đường dòng đường bao vận tốc theo phương Ux phía sau tàu mặt cắt y/Lpp = (mặt cắt dọc tâm tàu) Đường dòng ba góc nghiêng dọc tàu xuất vùng rối vận tốc theo phương Ux bên khu vực phía sau tàu tạo thành Khi góc nghiêng dọc tăng lên vùng rối khu vực nhỏ dần Tương tự khu vực phía đuôi tàu xuất vùng rối ba góc nghiêng dọc, vùng rối nhỏ dần góc nghiêng dọc tàu tăng lên Khoảng cách hai vùng rối lại gần di chuyển xa khu vực phía tàu góc nghiêng dọc tàu tăng lên Đặc điểm vùng rối có xu hướng di chuyển ngược dịng vào bề mặt tàu sau di chuyển ngược tạo thành vùng rối bên gần khu vực tàu sau tiếp tục di chuyển xi dịng Vận tốc lớn phía sau tàu thường phạm vi từ (610) m/s Đuôi tàu Mũi tàu vux (m/s) (a)  = 2.5o 58 Đuôi tàu Mũi tàu vux (m/s) (b)  = 3.5o Đuôi tàu Mũi tàu vux (m/s) (c)  = 4.5o Hình 3.54 Đường bao đường dịng vận tốc theo phương Ux mặt cắt y/Lpp = TH2 59 3.6.4.3 Mẫu sóng trường hợp Tương tự trường hợp 1, mặt cắt z/Lpp = lựa chọn để khảo sát mẫu sóng trường hợp Hình dạng mẫu sóng chiều cao sóng trường hợp trình bày Hình 3.55 (a)  = 2.5o (b)  = 3.5o (d)  = 4.5o Hình 3.55 Mẫu sóng mặt cắt z/Lpp = TH2 60 Sau có nhìn tổng thể mẫu sóng trường hợp Hình 3.55, tiến hành lựa chọn hai mặt cắt x/Lpp = -0.7 y/Lpp = để khảo sát biên dạng sóng ngang sóng dọc phát triển phía sau tàu Biên dạng sóng ngang sóng dọc phía sau tàu trình bày hai đồ thị Hình 3.56 Hình 3.57 Đồ t hị hì nh d ạng s ó ng n gan g t ại x / L pp = -0 T H2 0.04 0.03 0.02 0.01 z/Lpp 0.00 -0.01 2.5 độ -0.02 3.5 độ 4.5 độ -0.03 -0.04 -0.05 -0.06 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 y/Lpp Hình 3.56 Biên dạng sóng ngang mặt cắt x/Lpp = -0.7 TH2 Trên đồ thị Hình 3.56, xác định bước sóng ngang , vị trí xuất chiều cao đáy sóng đỉnh sóng ngang ba góc nghiêng dọc  = 2.5o, 3.5o 4.5o trình bày Bảng 3.10 Bảng 3.10 Thơng số hình học sóng ngang TH2  (độ) Vị trí xuất = y/Lpp Chiều cao = z/Lpp Vị trí xuất = y/Lpp Đỉnh sóng Chiều cao = z/Lpp Bước sóng  = y/Lpp Đáy sóng 2.5 0.04 0.20 0.022 0.40 3.5 0.053 0.18 0.029 0.36 4.5 0.053 0.18 0.035 0.36 Từ Bảng 3.10 rút số nhận xét sau: khu vực xuất đáy sóng ngang ba góc nghiêng dọc bắt vị trí y/Lpp = 0, đỉnh sóng ngang khu vực xuất xem vị trí khoảng cách chúng nhỏ Chiều cao đáy sóng đỉnh sóng ngang có xu hướng tăng lên góc nghiêng dọc tàu tăng, thay đổi không nhiều Có thể kết luận mẫu sóng 61 ngang ba góc nghiêng dọc trường hợp có biên dạng phát triển tương đối giống bước sóng tạo thành thường (0.30.4)Lpp chiều dài hai trụ tàu Đồ th ị hì nh d ạn g s ó ng d ọc y/ L p p = T H2 0.06 0.04 z/Lpp 0.02 0.00 2.5 độ 3.5 độ -0.02 4.5 độ -0.04 -0.06 -0.08 -5.00 -4.50 -4.00 -3.50 -3.00 -2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 x/Lpp Hình 3.57 Biên dạng sóng dọc mặt cắt y/Lpp = TH2 Trên đồ thị Hình 3.57, tương tự sóng ngang, vị trí xuất chiều cao đáy sóng đỉnh sóng dọc ba góc nghiêng dọc  = 2.5o, 3.5o 4.5o trình bày Bảng 3.11 Bảng 3.11 Thơng số hình học sóng dọc TH2  (độ) Vị trí xuất = x/Lpp Chiều cao = z/Lpp Vị trí xuất = x/Lpp Đỉnh sóng Chiều cao = z/Lpp Bước sóng  = x/Lpp Đáy sóng 2.5 -0.54 0.045 -1.99 0.035 2.90 3.5 -0.80 0.058 -2.21 0.035 2.28 4.5 -0.80 0.058 -2.22 0.050 3.36 Từ Bảng 3.11 rút nhận xét sau: góc nghiêng dọc tàu tăng lên, vị trí xuất đáy sóng ngang đáy sóng dọc có xu hướng xa tàu, chiều cao tăng lên Có thể kết luận góc nghiêng dọc tàu tăng biên dạng sóng dọc trường hợp có xu hướng hình thành xa tàu bước sóng tạo thành thường (2.93.4)Lpp chiều dài hai trụ tàu 62 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Từ kết khảo sát trường dòng bao quanh vỏ tàu cao tốc trên, bước đầu rút số kết luận sau: Tốc độ hội tụ tốn mơ trường dịng bao quanh vỏ tàu sử dụng mơ hình rối Realizable k-ε nhanh, khoảng 4000 tổng 10000 vịng lặp toán cho kết hội tụ Kết hợp với kết lực thủy động học TH1, tổng sức cản RT có xu hướng tăng lên hệ số tổng sức cản CT lại giảm xuống mà tốc độ tàu tăng, xu hướng tương đồng với kết báo [8] Hình 3.58 Từ kết luận tốn mơ cho kết đảm bảo độ tin cậy mẫu tàu cao tốc Hình 3.58 Tổng sức cản hệ số tổng sức cản báo [8] Trường dòng áp suất bao quanh vỏ tàu cao tốc: tàu di chuyển, bề mặt đáy tàu nơi tiếp xúc trực tiếp với mặt nước vùng chịu áp lực lớn Quan sát phổ màu đường bao áp suất từ kết quả, tìm thấy vùng màu phân bố áp suất lớn khu vực đáy đuôi tàu vị trí tiếp nước đáy tàu tàu nghiêng dọc Đối với áp suất phân bố bề mặt đáy phía tàu hai trường hợp có xu hướng giảm xuống khu vực gần dọc tâm tàu, đến vùng mặt đáy áp suất bắt đầu tăng mạnh giảm dần xuất vùng áp suất thấp gần khu vực gân dọc mạn tàu - Đối với TH1: tàu nghiêng dọc góc  = 3.5o di chuyển với tốc độ tăng dần từ v = 25, 35 đến 45 hải lý/giờ áp suất lớn vị trí tiếp nước gần khu vực gân dọc mạn đáy tàu lớn 63 - Đối với TH2: tàu di chuyển với tốc độ 35 hải lý/giờ ứng với góc nghiêng dọc tăng dần từ  = 2.5o, 3.5o đến 4.5o, áp suất lớn có xu hướng tăng dần lên vị trí xuất khu vực tiếp nước đáy tàu tiến dần phía tàu Điều lý giải góc nghiêng dọc lớn diện tích tiếp xúc mặt đáy tàu với mặt nước nhỏ Trường dòng vận tốc bao quanh vỏ tàu cao tốc: loại tàu lướt, vùng rối trường dòng vận tốc theo phương Ux gây thường phát triển mạnh khu vực dọc thân tàu khu vực phía sau tàu Đặc điểm vùng rối phía sau tàu thường có xu hướng di chuyển ngược dịng vào bề mặt tàu sau di chuyển ngược tạo thành vùng rối bên gần khu vực đuôi tàu sau tiếp tục di chuyển xi dịng Vận tốc lớn phía sau tàu thường phạm vi từ (610) m/s - Đối với TH1: đường dòng vận tốc chạy dọc thân tàu ba số Fn có hướng di chuyển gần tương tự, tạo vùng rối đáy tàu khu vực xung quanh gân dọc mạn tàu Quan sát phổ màu đường bao vận tốc từ kết quả, nhận thấy xuất vùng tốc độ cao khu vực gân dọc mạn đáy tàu, phạm vi phân bố vùng giảm dần tốc độ tàu tăng lên, ngược lại độ lớn vùng tốc độ cao lại lớn dần Đối với vùng rối bên khu vực phía sau tàu, tốc độ tàu lớn số lượng vùng rối khu vực nhiều - Đối với TH2: góc nghiêng dọc tăng lên, vị trí xuất vùng rối đường dòng vận tốc chạy dọc thân tàu (tại mặt cắt x/Lpp = 0) gây có xu hướng tiến dần từ vị trí gân dọc mạn xuống đáy tàu đến khu vực gần với sống đáy tàu Tương tự vùng phân bố đường bao vận tốc có xu hướng phát triển từ vị trí gân dọc mạn xuống vị trí sống đáy tàu Đối với vùng rối bên khu vực phía sau tàu, góc nghiên dọc tàu tăng lên phạm vị phân bố vùng rối khu vực lại có xu hướng nhỏ dần di chuyển xa bề mặt đuôi tàu Đặc điểm hình dạng mẫu sóng phía sau tàu: biên dạng sóng ngang hai trường hợp có xu hướng phát triển tương đối giống bước sóng tạo thành thường (0.30.4)Lpp chiều dài hai trụ tàu 64 - Đối với TH1: biên dạng sóng dọc có xu hướng hình thành xa vị trí đuôi tàu rõ rệt tốc độ tàu lớn bước sóng dọc tạo thành thường (1.94.7)Lpp chiều dài hai trụ tàu - Đối với TH2: biên dạng sóng dọc có xu hướng hình thành xa vị trí tàu góc nghiêng dọc tàu tăng lên, thay đổi nhiều Bước sóng dọc tạo thành thường (2.93.4)Lpp chiều dài hai trụ tàu 4.2 Khuyến nghị Từ kết khảo sát trên, rút số khuyến nghị sau: - Trong tốn mơ này, đặc điểm trường dịng bao quanh vận tốc khảo sát mô hai trường lớn, ứng với trường hợp xuất thêm ba trường hợp nhỏ, tốn nhiều thời gian để khảo sát mơ hết tồn trường hợp Một hạn chế tốn mơ mơ hình tàu di chuyển theo phương x cố định góc nghiêng dọc  = 2.5o, 3.5o 4.5o Vì khuyến nghị hướng nghiên cứu nên sử dụng phương pháp mô chuyển động tàu bậc tự do, phương pháp xác định góc nghiêng dọc tàu xác ứng với tốc độ cụ thể, số lượng trường hợp mơ giảm xuống, tiết kiệm thời gian mô - Từ sở kết đề tài đề xuất hướng nghiên cứu tối ưu hóa hình học vỏ tàu cano mặt sức cản ảnh hưởng trường dòng bao quanh vỏ tàu cao tốc để có điều chỉnh hợp lý mặt đường hình nhằm nâng cao mức độ ổn định, tốc độ mẫu tàu cao tốc du lịch nước ta 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh [1] Svetlozar Neykov (2013), Numberical Investigation of Flow around an Appended Ship Hull, Master thesis, Dunarea de Jos University [2] Stefano Brizzolara, Diego Villa (2010), CFD Simulation of Planing Hul, Seventh International Conference on High-Performance Marine Vehicles Melbourne, Florida, USA [3] David Frisk, Linda Tegehall (2015), Prediction of High-Speed Planing Hull Resistance and Running Attitude, Chalmers University of Technology [4] Marcello Iacono (2014/2015), Hydronamics of Planing Hull by CFD, Thesis Master’s degree in Naval Engineering, University of Naples “Federico II” [5] ITTC-Recommended Procedures and Guidelines (2011), Practical Guidelines for Ship CFD Applications, No 7.5 - 03,02 – 03, pp 1/18 [6] Wenyu Sun *, Qiong Hu , Shiliang Hu , Jia Su , Jie Xu , Jinfang Wei and Guofu Huang (2020), Numberical Analysis of Full-Scale Ship Self-Propulsion Performance with Direct Comparison to Statistical Sea Trail Results, China Ship Scientific Research Center, Shanghai 200011, China; huqiong@702sh.com (Q.H.) 1,2, 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2,3 [7] Parviz Ghadimi1, Sasan Tavakoli2, Abbas Dashtimanesh3 (2014), A Mathematical Scheme for Calculation of Lift of Planing Crafts with Large Mean Wetted Length and a Comparative Study of Effective Parameters, Department of Marine Technology, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran [8] A Fitriadhy, S A Azmi, N Aqilah Mansor, and N Adlina Aldin (2017), Computational fluid dynamics investigation on total resistance coefficient of a high-speed “deep-V” catamaran in shallow water, International Journal of Automotive and Mechanical Engineering, Vol 14, No 2, pp 4369-4382 Tiếng Việt [9] PGS.TS Trần Gia Thái (2013), Nghiên cứu ứng dụng CFD việc thay số thực nghiệm ngành Kỹ thuật giao thơng, Tạp chí Khoa học - Cơng nghệ Thủy sản, số 3/2014 [10] Nguyễn Thanh Bình (2015), Nghiên cứu mô số động lực học mẫu tàu đánh cá thực nghiệm M.1317A, Luận văn thạc sĩ, Trường đại học Nha Trang [11] Lê Văn Toàn (2017), Ứng dụng CFD (Computational Fluid Dynamics) xác định sức cản số mẫu tàu cá vỏ gỗ Việt Nam, Luận văn tiến sĩ, Trường đại học Nha Trang 66 [12] Nguyễn Quốc Bảo (2017), Nghiên cứu ứng dụng phần mềm CFD tối ưu hóa mẫu tàu cá vỏ gỗ Việt Nam, Luận văn thạc sĩ, Trường đại học Nha Trang [13] Nguyễn Văn Hiền (2020), Ứng dụng lý thuyết CFD để tính tốn sức cản tàu cao tốc vỏ Composite, Luận văn thạc sĩ, Trường đại học Nha Trang 67 ... sát đặc điểm trường dòng bao quanh vỏ tàu cao tốc Long Phú 22 công cụ CFD Mục tiêu cụ thể sử dụng công cụ CFD để khảo sát đặc điểm trường dòng bao quanh vỏ tàu cao tốc bao gồm: + Khảo sát đặc điểm. .. nghiên mơ đặc điểm trường dịng bao quanh vỏ tàu theo hướng nghiên cứu lý thuyết dựa sở lý thuyết CFD với tên đề tài là: “Mơ đặc điểm trường dịng bao quanh vỏ tàu cao tốc Long Phú 22 công cụ CFD? ?? 1.2... sát đặc điểm trường dòng áp suất bao quanh vỏ tàu + Khảo sát đặc điểm trường dòng vận tốc bao quanh vỏ tàu + Khảo sát đặc điểm hình dạng vùng rối bao quanh vỏ tàu + Khảo sát đặc điểm hình dạng