Nghiên cứu chân vịt hai bước để nâng cao hiệu suất làm việc của tàu đánh cá.

Nghiên cứu chân vịt hai bước để nâng cao hiệu suất làm việc của tàu đánh cá.Nghiên cứu chân vịt hai bước để nâng cao hiệu suất làm việc của tàu đánh cá.Nghiên cứu chân vịt hai bước để nâng cao hiệu suất làm việc của tàu đánh cá.Nghiên cứu chân vịt hai bước để nâng cao hiệu suất làm việc của tàu đánh cá.Nghiên cứu chân vịt hai bước để nâng cao hiệu suất làm việc của tàu đánh cá.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN CHÍ CƠNG NGHIÊN CỨU CHÂN VỊT HAI BƯỚC ĐỂ NÂNG CAO HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA TÀU ĐÁNH CÁ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN CHÍ CƠNG NGHIÊN CỨU CHÂN VỊT HAI BƯỚC ĐỂ NÂNG CAO HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA TÀU ĐÁNH CÁ Ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực Mã số:9520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Lương Ngọc Lợi PGS TS Ngô Văn Hệ Hà Nội - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất nội dung luận án tiến sỹ “Nghiên cứu chân vịt hai bước để nâng cao hiệu suất làm việc tàu đánh cá” tự thực hướng dẫn PGS.TS Lương Ngọc Lợi PGS TS Ngơ Văn Hệ Các kết tính toán, số liệu luận án trung thực chưa tác giả khác công bố Hà Nội, ngày 22 tháng 11 năm 2021 Tập thể giáo viên hướng dẫn Nghiên cứu sinh CBHD1: PGS TS Lương Ngọc Lợi CBHD2: PGS TS Ngơ Văn Hệ Nguyễn Chí Cơng LỜI CÁM ƠN Luận án tiến sỹ – Nguyễn Chí Cơng, chun ngành Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực ‘Nghiên cứu chân vịt hai bước để nâng cao hiệu suất làm việc tàu đánh cá’ hoàn thành thời gian quy định bốn năm đạt kết đề Nội dung thực luận án giúp nâng cao khả tự nghiên cứu trình ứng dụng phát triển khoa học kỹ thuật Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lương Ngọc Lợi PGS.TS Ngô Văn Hệ, người hướng dẫn trực tiếp cho tơi hồn thành nội dung luận án Những lời khuyên, hướng dẫn bổ ích Thầy định hướng giúp tiếp cận tốt với lĩnh vực tàu thuỷ quan trọng Tôi xin cảm ơn Thầy, Cô Viện Cơ Khí Động Lực, mơn thuộc Viện Cơ Khí Động Lực, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội, Thầy, Cơ Viện Cơ Khí Trường đại học Hàng Hải Việt Nam tạo điều kiện thời gian đóng góp ý kiến cho tơi hồn thành tốt luận án Tơi xin cảm ơn bố mẹ, người vợ thân yêu ln động viên giúp đỡ tơi hồn thành luận án Hà Nội, ngày 22 tháng 11 năm 2021 Nghiên cứu sinh Nguyễn Chí Cơng MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .vi DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU xiii Tính cấp thiết luận án .xiii Mục tiêu luận án xiv Đối tượng phạm vi nghiên cứu xiv Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án xiv Những đóng góp luận án xv Phương pháp nghiên cứu luận án xv Bố cục luận án xvi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC VÀ CHÂN VỊT TÀU CÁ 1.1 Tổng quan hệ thống động lực chân vịt tàu cá 1.1.1 Giới thiệu chung đội tàu cá đánh bắt xa bờ Việt Nam 1.1.2 Đặc điểm hệ thống động lực 1.1.3 Đặc điểm hoạt động 1.2 Đặc điểm hệ thống đẩy tàu cá 1.3 Tình hình nghiên cứu số giải pháp nâng cao hiệu suất chân vịt ngồi nước 1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3.3 Một số giải pháp nâng cao hiệu suất chân vịt 10 1.4 Đề xuất giải pháp chân vịt hai bước 17 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 20 2.1 Cơ sở lý thuyết dòng chảy bao quanh profile cánh 20 2.2 Mối quan hệ tỷ số bước hiệu suất chân vịt .21 2.3 Quan hệ máy chính, vỏ tàu, chân vịt 23 2.4 Nghiên cứu phương pháp tính, kiểm tra độ xác phương pháp mơ số chân vịt tàu thủy 25 2.4.1 Các phương trình tính tốn mơ dịng chảy khơng nén 25 2.4.2 Phương trình Navier-Stokes viết dạng trung bình Renolds cho dịng chảy pha 26 2.4.3 Mơ hình rối RNG k - ε 27 2.4.4 Kiểm chứng phương pháp tính tốn mơ 28 2.5 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG SỐ 35 3.1 Lựa chọn phương pháp tính tốn thiết kế cánh chân vịt 35 3.1.1 Phương pháp tính tốn thiết kế dựa lý thuyết xoáy 35 3.1.2 Phương pháp tính tốn thiết kế theo seri mẫu 35 3.2 Tính tốn thiết kế chân vịt 35 3.2.1 Các thông số tàu khảo sát 36 3.2.2 Tính tốn thiết kế cánh chân vịt .36 3.2.3 Tính tốn thiết kế bầu 38 3.2.4 Xác định tỷ số bước H/D cho chế độ hoạt động thứ hai 39 3.3 Tính tốn mơ số 40 3.3.1 Các trường hợp tính tốn mơ 40 3.3.2 Xây dựng mô hình miền khơng gian tính tốn 41 3.3.3 Chia lưới, điều kiện biên 42 3.4 Kết phân tích kết 45 3.4.1 Kết tính tốn mơ 45 3.4.2 Ảnh hưởng tỷ số bước 48 3.4.3 Tỷ số bước phù hợp chế độ chạy tự chân vịt hai bước 52 3.4.4 Đặc tính thuỷ động lực học chân vịt 53 3.4.5 Lực tác động lên cánh chân vịt .57 3.4.6 Tương tác chân vịt hai bước - bánh lái 60 2.6 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CHÂN VỊT HAI BƯỚC 69 4.1 Giới thiệu chung thực nghiệm chân vịt .69 4.1.1 Thực nghiệm mặt thoáng 69 4.1.2 Thực nghiệm thiết bị đẩy 70 4.1.3 Thực nghiệm xâm thực 73 4.2 Phương án thực nghiệm chân vịt hai bước 75 4.2.1 Phương án giới hạn nghiên cứu thực nghiệm 75 4.2.2 Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm 77 4.3 Chế tạo hệ thống chân vịt 78 4.4 Các bước thiết bị nghiên cứu thực nghiệm 81 4.4.1 Các bước nghiên cứu thực nghiệm 81 4.4.2 Thiết bị nghiên cứu thực nghiệm 81 4.5 Kết phân tích kết nghiên cứu thực nghiệm 83 4.5.1 Kết đo thực nghiệm .83 4.5.2 Phân tích xử lý kết đo .84 4.5.3 Tính tốn so sánh thơng số đặc tính 84 4.5.4 So sánh kết thực nghiệm với tính tốn mơ số 88 4.5.5 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 91 4.5.6.DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 4.5.7 TÀI LIỆU THAMKHẢO 94 92 4.5.8 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 4.5.9 Các ký hiệu viết tắt chữ La tinh 4.5.10 4.5.11 4.5.12 4.5.13.4.5.14 Stt Ký hiệu Đơn vị 4.5.17 4.5.18 4.5.19 A 4.5.21 4.5.22 bmax 4.5.29 4.5.30.c 4.5.27 4.5.31 4.5.39 4.5.40 Hệ số lực cản profile 4.5.43 4.5.44 Đơn vị cơng suất tính sức ngựa 4.5.47 4.5.51 Dotp 4.5.53.4.5.54 Db 4.5.61.4.5.62 Ddx 4.5.65.4.5.66 13 4.5.52 Đường kính chân vịt tối ưu m 4.5.55 4.5.56 4.5.59 Tỷ số bầu chân vịt 4.5.60 Đường kính bầu chân vịt 4.5.64 Đường kính đĩa xoay cánh chân vịt m 4.5.63 mm 4.5.67 4.5.68 DNS 4.5.69.4.5.70 14 Đường kính ngồi chân vịt, lực cản tác động lên profile cánh 4.5.48 db 4.5.57.4.5.58 12 Chiều dài dây cung profile cánh Hệ số lực nâng profile 4.5.49 4.5.50 11 4.5.32 4.5.35 4.5.36 m, N 10 Chiều rộng lớn cánh chân vịt mm D 4.5.28 CV 4.5.45 4.5.46 Tỷ số mặt đĩa chân vịt cD 4.5.41 4.5.42 4.5.23 4.5.24 cl 4.5.37 4.5.38 Lực thuỷ động tác dụng lên profile cánh theo phương dây cung profile 4.5.20 mm 4.5.33 4.5.34 N nghĩa Ae 4.5.25 4.5.26 4.5.16 Ý 4.5.15 Phương pháp tính tốn, mơ số trực tiếp 4.5.71 4.5.72 Chiều dày đỉnh cánh chân vịt − Stt − − − − − − − − − − 10 − 11 − 12 − 13 − 14 − 15 − 16 − 17 − 18 − 19 − 20 − Th ời gian − 00: 15:00 − 00: 20:00 − 00: 25:00 − 00: 30:00 − 00: 35:00 − 00: 40:00 − 00: 45:00 − 00: 50:00 − 00: 55:00 − 00: 60:00 − 01: 05:00 − 01: 10:00 − 01: 15:00 − 01: 20:00 − 01: 25:00 − 01: 30:00 − 01: 35:00 − 01: 40:00 − 01: 45:00 − 01: 50:00 − Lượng nhiên liệu tiêu hao (lít) − 498,07 − 497,14 − 496,14 − 495,21 − 494,24 − 493,30 − 492,32 − 491,37 − 490,38 − 489,45 − 488,47 − 487,52 − 486,53 − 485,61 − 484,64 − 483,71 − 482,72 − 481,79 − 480,81 − 479,86 3.6 Các hệ số đặc trưng hai hệ thống chân vịt 3.6.1 Các hệ số đặc trưng chân vịt có bước cố định − − − Bảng 0.32 Hệ số mô men chân vịt có bước cố định chế độ kéo lưới − Q − V − Hệ số − Hệ số mô − Hệ số lực Stt − − − − − − − − − − 10 − 11 − 12 − 13 − 14 − 15 − 16 − 17 − 18 − 19 − 20 (kN.m) − 1,1 18 − 1,1 38 − 1,1 16 − 1,1 43 − 1,1 41 − 1,1 18 − 1,1 13 − 1,1 14 − 1,1 16 − 1,1 41 − 1,1 18 − 1,1 43 − 1,1 42 − 1,1 18 − 1,1 13 − 1,1 18 − 1,1 13 − 1,1 18 − 1,1 18 − 1,1 13 − − − Stt − − (Knot) − 5,1 − 5,0 − 5,1 − 5,0 − 5,1 − 5,0 − 5,1 − 5,0 − 5,1 − 5,0 − 5,1 − 5,0 − 5,0 − 5,1 − 5,0 − 5,1 − 5,0 − 5,1 − 5,0 − 5,1 tiến J − 0,252 men KQ − 0,0101 đẩy KT − 0,1037 − 0,248 − 0,0104 − 0,1037 − 0,252 − 0,0101 − 0,1019 − 0,249 − 0,0104 − 0,1037 − 0,252 − 0,0104 − 0,1046 − 0,248 − 0,0101 − 0,1010 − 0,252 − 0,0101 − 0,1037 − 0,247 − 0,0101 − 0,1037 − 0,253 − 0,0102 − 0,1019 − 0,248 − 0,0103 − 0,1019 − 0,252 − 0,0102 − 0,1037 − 0,249 − 0,0104 − 0,1046 − 0,248 − 0,0104 − 0,1010 − 0,251 − 0,0101 − 0,1037 − 0,248 − 0,0101 − 0,1037 − 0,252 − 0,0102 − 0,1019 − 0,247 − 0,0101 − 0,1019 − 0,253 − 0,0102 − 0,1037 − 0,249 − 0,0101 − 0,1046 − 0,251 − 0,0101 − 0,1010 Bảng 0.33 Hệ số mô men chân vịt có bước cố định chế độ chạy tự − Q − V − Hệ số (kN.m) (Knot) tiến J − 0,9 − 7,1 − 0,351 8 − 0,9 − 7,0 − 0,348 Hệ số mô men KQ − 0,00834 − − 0,00858 − Hệ số lực đẩy KT − 0,0746 − 0,0746 − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0,9 − 18 0,9 − 45 0,9 − 43 0,9 − 15 0,9 − 16 0,9 − 18 0,9 − 0,9 − 43 0,9 − 0,9 − 45 0,9 − 44 0,9 − 0,9 − 15 0,9 − 15 0,9 − 0,9 − 0,9 − 15 0,9 − 8 9 5 7,1 − 7,0 − 7,1 − 7,1 − 7,1 − 7,0 − 7,1 − 7,0 − 7,1 − 7,1 − 7,0 − 7,1 − 7,1 − 7,1 − 7,0 − 7,1 − 7,1 − 7,1 − 0,351 0,348 0,351 0,347 0,351 0,346 0,352 0,347 0,351 0,348 0,347 0,350 0,347 0,351 0,346 0,352 0,348 0,350 − 0,00833 − 0,0728 − 0,00863 − 0,0746 − 0,00861 − 0,0755 − 0,00834 − 0,0719 − 0,00830 − 0,0746 − 0,00831 − − 0,00838 − − 0,00855 − − 0,00840 − − 0,00863 − − 0,00856 − − 0,00834 − − 0,00830 − − 0,00840 − − 0,00830 − − 0,00840 − − 0,00834 − − 0,00830 − 0,074 0,072 0,072 0,074 0,075 0,071 0,074 0,074 0,072 0,072 0,074 0,075 0,071 3.6.2 Các hệ số đặc trưng chân vịt hai bước − − − Bảng 0.34 Hệ số mô men chân vịt hai bước chế độ kéo lưới với H/D = 0,5 − − Q − V − Hệ số Stt (kN.m) (Knot) tiến J − − 1,0 − 5,1 − 0,252 63 − − 1,0 − 5,0 − 0,249 − Hệ số mô men KQ − 0,0096 − 0,0099 − Hệ số lực đẩy KT − 0,1001 − 0,1001 − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 − − − 83 61 88 86 63 58 59 61 86 63 88 87 63 58 63 58 63 63 58 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 1,0 − 5 7 5 5,1 − 0,253 − 0,0097 − 0,0983 5,0 − 0,247 − 0,0099 − 0,1001 5,1 − 0,253 − 0,0099 − 0,1010 5,0 − 0,248 − 0,0096 − 0,0974 5,1 − 0,251 − 0,0096 − 0,1001 5,0 − 0,249 − 0,0097 − 0,1001 5,0 − 0,249 − 0,0097 − 0,0983 5,1 − 0,251 − 0,0099 − 0,0983 5,0 − 0,249 − 0,0097 − 0,1001 5,1 − 0,251 − 0,0099 − 0,1010 5,0 − 0,247 − 0,0099 − 0,0974 5,1 − 0,253 − 0,0097 − 0,1001 5,0 − 0,249 − 0,0096 − 0,1001 5,1 − 0,252 − 0,0097 − 0,0983 5,0 − 0,248 − 0,0096 − 0,0983 5,1 − 0,252 − 0,0096 − 0,1001 5,0 − 0,248 − 0,0097 − 0,1010 5,1 − 0,253 − 0,0097 − 0,0974 Bảng 0.35 Hệ số mô men hệ thống chân vịt hai bước chế độ chạy tự − − Q − V − Hệ số Stt (kN.m) (Knot) tiến J − − 1,3 − 11, − 0,552 06 27 − − 1,3 − 11, − 0,550 26 19 − − 1,3 − 11, − 0,554 − Hệ số mô men KQ − 0,0118 − Hệ số lực đẩy KT − 0,0837 − 0,0121 − 0,0837 − 0,0119 − 0,0819 − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − − 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 04 31 29 06 01 02 04 29 06 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 31 1,3 1,3 06 1,3 01 1,3 06 1,3 01 1,3 06 1,3 06 1,3 01 27 − 11,1 − 11,2 − 11,1 − 11,2 − 11,1 − 11,1 − 11,2 − 11,1 − 11,2 − 11,1 − 11,2 − 11,2 − 0,547 − 0,0121 − − 0,553 − 0,0121 − − 0,548 − 0,0118 − − 0,551 − 0,0118 − − 0,550 − 0,0119 − − 0,549 − 0,0119 − − 0,551 − 0,0121 − − 0,550 − 0,0119 − − 0,551 − 0,0121 − − 0,547 − 0,0121 − − 0,553 − 0,0119 − − 0,549 − 0,0118 − − 11,2 − 0,553 − 0,0119 − − 11,1 − 0,548 − 0,0118 − − 11,2 − 0,552 − 0,0118 − − 11,1 − 0,549 − 0,0119 − − 11,2 − 0,553 − 0,0119 − 7 0,083 0,084 0,081 0,083 0,083 0,081 0,081 0,083 0,084 0,081 0,083 0,083 0,081 0,081 0,083 0,084 0,081 − − BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI − − − − NGUYỄN CHÍ CƠNG − − − − − NGHIÊN CỨU CHÂN VỊT HAI BƯỚC ĐỂ NÂNG CAO HIỆU SUẤT LÀM VIỆC CỦA TÀU ĐÁNH CÁ − − − − − − − LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC − − − PHỤ LỤC 4: CÁC GIẤY TỜ KIỂM ĐỊNH − 4.1 Giấy kiểm định vật liệu chế tạo chân vịt 4.2 Hồ sơ tàu cá nghiên cứu thực nghiệm − − − − − − − − − − − − − Hà Nội – 2021 4.1 Giấy kiểm định vật liệu chế tạo chân vịt − − − − 4.2 Hồ sơ tàu cá nghiên cứu thực nghiệm − − − − − − − ... nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu suất chân vịt chủ yếu tập trung vào hướng sau 1.3.3.1 Nâng cao hiệu suất chân vịt hệ thống cánh cứng bầu − Chân vịt loại cải thiện khoảng 4-5% hiệu suất so với chân. .. nhiên liệu hệ thống chân vịt hai bước so với chân vịt có bước cố định; − Tính tốn mơ số chân vịt hai bước, hệ thống chân vịt hai bước - bánh lái hai tỷ số bước H/D 0,5; 0,6 để khảo sát tương tác... vi nghiên cứu luận án Nghiên cứu tính tốn hiệu suất hai hệ thống chân vịt ? ?Chân vịt có bước cố định’ ? ?Chân vịt hai bước? ?? cho hai chế độ kéo lưới chế độ chạy tự trang bị tàu cá có cơng suất máy