Nghiên cứu ảnh hưởng của hình dáng thân tàu chở khách cỡ nhỏ đến đặc tính khí động học của tàu

Trên cơ sở phân tích kết quả tính toán mô phỏng số đạt được như phân bố áp suất, dòng bao quanh tàu và lực khí động tác động lên tàu những ảnh hưởng của hình dáng thân tàu đối với các đặc tính này của tàu sẽ được làm rõ. Từ các kết quả khảo sát và so sánh với các loại hình dáng đưa ra, bài báo sẽ cung cấp những thông tin quan trọng đối với thiết kế tối ưu hình dáng khí động học tàu thủy và những vấn đề cần chú ý trong khai thác tàu khách cỡ nhỏ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng của hình dáng thân tàu chở khách cỡ nhỏ đến đặc tính khí động học của tàu THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 Nghiên cứu ảnh hưởng của hình dáng thân tàu chở khách cỡ nhỏ đến đặc tính khí động học của tàu Study on effects of hull form on hydrodynamic performances of a boat Ngô Văn Hệ, Hoàng Văn Hiếu, Lê Thị Thái Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, he.ngovan@hust.edu.vn Tóm tắt Đặc tính khí động lực học là một trong những đặc trưng quan trọng đối với tàu thủy nói riêng và các phương tiện giao thông vận tải nói chung. Đặc tính khí động lực học của tàu, không những ảnh hưởng đến tốc độ khai thác tàu, lực cản tác động lên tàu, công suất chạy tàu, tính rung lắc, cân bằng và ổn định của tàu mà nó còn ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe hành khách trên tàu, trong nhiều trường hợp nguy hiểm có thể xẩy ra lật tàu khi đặc tính khí động lực học của tàu không tốt. Trong bài báo này, nhóm nghiên cứu thực hiện nghiên cứu khảo sát các đặc tính khí động lực học thân tàu chở khách cỡ nhỏ và ảnh hưởng của hình dáng tàu đến các đặc tính khí động lực học. Bằng phương pháp sử dụng chương trình tính toán mô phỏng số CFD (Computation Fluid Dynamic), nhóm nghiên cứu thực hiện tính toán mô phỏng các đặc tính khí động lực học với 4 loại hình dáng thân tàu đã được nhóm thực hiện tính toán thiết kế trên phần mềm ứng dụng Auto - Ship, đồng thời so sánh các đặc tính khí động lực học của tàu với nhau trong một số trạng thái hoạt động trên thực tế. Trên cơ sở phân tích kết quả tính toán mô phỏng số đạt được như phân bố áp suất, dòng bao quanh tàu và lực khí động tác động lên tàu những ảnh hưởng của hình dáng thân tàu đối với các đặc tính này của tàu sẽ được làm rõ. Từ các kết quả khảo sát và so sánh với các loại hình dáng đưa ra, bài báo sẽ cung cấp những thông tin quan trọng đối với thiết kế tối ưu hình dáng khí động học tàu thủy và những vấn đề cần chú ý trong khai thác tàu khách cỡ nhỏ. Từ khóa: Đặc tính khí động học, ảnh hưởng của hình dáng tàu đến đặc tính khí động học, tàu khách cỡ nhỏ, CFD, tối ưu hình dáng khí động. Abstract Aero dynamic performance of a ship is important for ships and other vehicles in transportation. Aero dynamic performances of ship has affected on service speed of the ship, air resistance acting on the ship, power energy as well as roll, pitch, yaw and stability of the ship. More ever, it also directly affects on health of the passengers, and crew who work on the ship and safety of the ship. If aero dynamic performance of ship is not good, it may be making accident. In this paper, the authors present a study on aero dynamic performances of a small passenger and the effects of hull shape on aero dynamic performance of the ship. By using a commercial Computation Fluid Dynamic (CFD) code, several hulls form of the boats which are designed with Auto-Ship tool (licence provided at Hanoi University of Science and Technology) are computed to show out their aero dynamic performances. By compared at other results of the ships run at several service speeds, service conditions the effects of hull form on aero dynamic performances of the ships to be shown clearly. From the results of comparison on aero dynamic performances among different hull form and services condition, the best aero dynamic performances hull form for a small passenger is found. The results of the paper may be useful for optimum ship design or user guide for safety of a ship in transportation. Keywords: Aero dynamic ship, effects of hull form on aero dynamic performances, small passenger, CFD, optimum aero dynamic performances of ship. HỘI NGHỊ QUỐC TẾ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HÀNG HẢI 2016 188 THE INTERNATIONAL CONFERENCE ON MARINE SCIENCE AND TECHNOLOGY 2016 1. Giới thiệu chung Trong một số nghiên cứu mới đây về đặc tính khí động lực học tàu thủy có thể kể đến là những nghiên cứu liên quan đến loại tàu hàng thông dụng như một số nghiên cứu của nhóm tác giả Ngo.V.H cùng cộng sự (2013, 2014, 2015). Trong nghiên cứu này nhóm tác giả thực hiện nghiên cứu giảm lực cản gió tác động lên loạt tàu chở hàng thông qua tính toán mô phỏng số và thực nghiệm mô hình. Các kết quả nghiên cứu này đã chỉ ra ảnh hưởng của hình dáng thân tàu đến các đặc tính khí động học tàu thủy và hình dáng thượng tầng, vị trí thượng tầng trên boong tàu có ảnh hưởng rõ rệt đến lực cản khí động cũng như các đặc tính khí động học của tàu [1, 4, 5]. Tác giả K. Mizutani cùng cộng sự (2013, 2014) nghiên cứu ảnh hưởng của hình dáng thân tàu, bố trí trang thiết bị trên boong tàu đến các đặc tính khí động học của tàu chuyên dụng chở bột thông qua mô phỏng số và thực nghiệm mô hình tàu. Kết quả của nhóm nghiên cứu đã chỉ ra việc sắp xếp trang thiết bị làm hàng có ảnh hưởng đến lực cản khí động tác động lên tàu và đưa ra các giải pháp làm giảm thành phần lực cản này [2, 3]. Trong một số nghiên cứu về đặc tính thủy khí động lực tàu cỡ nhỏ trên thế giới trong những năm gần đây [6 - 9] có thể kể đến một số kết quả nghiên cứu tiêu biểu như tác giả E. Begovic cùng cộng sự, (2012) nghiên cứu thực nghiệm lực cản tác động lên tàu cao tốc loại nhỏ trong điều kiện có sóng. Trong nghiên cứu này tác giả thực hiện xác định lực cản tác động lên tàu trong dải tốc độ tương đối (số Froude) từ 0,56 đến 3,92 thông qua thực nghiệm mô hình tàu, đồng thời tác giả đưa ra các hình ảnh thực nghiệm xác định dòng rối và sóng tạo ra khi tàu chuyển động. Trên cơ sở so sánh một số mẫu tàu khác nhau các tác giả đưa ra nhận định về tối ưu lực cản cho tàu. Tác giả K. I. Matveev cùng cộng sự (2015) nghiên cứu giảm lự ...