Nghiên cứu sinh đã lựa chọn mơ hình nghiên cứu đƣợc đồng dạng với bài toán thực theo tiêu chuẩn Froude (hay số Froude).
Theo tiêu chuẩn này, mơ hình nghiên cứu và mơ hình thực gọi là đồng dạng với nhau khi có cùng số Froude, thỏa mãnđiều kiện [8, 25, 53, 65]:
Lg V Fn
2
(2.17)
Trong đó: L - chiều dài đặc trƣng, giá trị bằngđƣờng kính chân vịt D (m); g - gia tốc trọng trƣờng, g = 9,8 m/s2; V - giá trị vận tốc (m/s). Khi đó: 2 2 p t p m t t m m V V g D g D với gt = gm = g. Vậy các đại lƣợng cho mơ hình đƣợc xác định: - Vận tốc (tiến) của mơ hình là:
t m t p m p D D V V (2.18) - Số vịng quay chân vịt mơ hình là:
m t t m D D n n (2.19) Sử dụng với 7 thông số vận hành của chân vịt thực tế, theo hồ sơ của M/V TAN CANG FOUNDATION là:
nt = {90; 100; 110; 120; 130; 140; 150}, (rpm). Tƣơng ứng với vận tốc thực, đƣợc xác định theo cơng thức:
54
Trong đó: P - bƣớc của chân vịt, P = 2,459 m; h - bƣớc tiến thật, h = 0,2P [13].
Khi đó, giá trị vận tốc thực tƣơng ứng với 7 thơng số vịng quay là: (Vp)t {4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5}, (m/s)
Để làm nổi bật vấn đề tƣơng tác giữa chân vịt và bánh lái tàu thủy, nghiên cứu sinh tiến hành tính tốn mơ phỏng theo mơ hình nghiên cứu của mục 2.1, cụ thể nhƣ sau:
Bài tốn 1: Mơ phỏng, phân tích và làm rõ các đại lƣợng đặc trƣng tại mặt chuyển tiếp: Vận tốc trung bình dọc trục, cƣờng độ rối, áp suất,… cho các trƣờng hợp tƣơng ứng với số vòng quay chân vịt và vận tốcthực sau:
nt = {90; 100; 110; 120; 130; 140; 150}, (rpm). (Vp)t {4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5}, (m/s)
Bài toán 2: Trên cơ sở kết quả nhận đƣợc của bài toán 1, tƣơng ứng với số vòng quay chân vịt và vận tốc thực, với góc bẻ lái α0ở 8 vị trí khác nhau:
α0 = {00; 50; 100; 150; 200; 250; 300; 350} Nhƣ vậy, có tất cả 56 trƣờng hợp khác nhau.
Xác định lực bẻ lái Ri = f(ni, αi) theo các trƣờng hợp. Trên cơ sở kết quả thu đƣợc, phân tích và đánh giá mối quan hệ giữa vận tốc và vòng quay chân vịt đến lực bẻ láitàu thủy.