1. Trang Chủ
  2. Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học
  3. Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Ứng dụng phương pháp tính toán động lực học lưu chất (CFD) trong tối ưu hóa hình dạng mũi tàu quả lê

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Ứng dụng phương pháp tính toán động lực học lưu chất (CFD) trong tối ưu hóa hình dạng mũi tàu quả lê

Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật Ứng dụng phương pháp tính toán động lực học lưu chất (CFD) trong tối ưu hóa hình dạng mũi tàu quả lê trình bày các nội dung chính sau: Phân tích các tài liệu và công trình nghiên cứu có liên quan phương pháp CFD và ứng dụng nó trong tính sức cản tàu và tối ưu hóa hình dạng mũi tàu quả lê; Ứng dụng CFD tính sức cản của tàu nghiên cứu với độ chính xác mong đợi để làm cơ sở giải quyết bài toán tối ưu hóa quả lê theo hàm mục tiêu sức cản. BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ

Thể loại Tài liệu miễn phí Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học

Số trang 158

Ngày tạo 4/11/2023 1:18:18 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 4.98 M

Tên tệp

Tải Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Ứng dụng phương pháp tín... (.pdf)

Xem mẫu

  1. BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH HUỲNH VĂN CHÍNH ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC LƢU CHẤT (CFD) TRONG TỐI ƢU HÓA HÌNH DẠNG MŨI TÀU QUẢ LÊ LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP. HỒ CHÍ MINH – 2022
  2. BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH HUỲNH VĂN CHÍNH ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC LƢU CHẤT (CFD) TRONG TỐI ƢU HÓA HÌNH DẠNG MŨI TÀU QUẢ LÊ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC MÃ SỐ: 9520116 Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Trần Gia Thái TS. Bùi Hồng Dƣơng TP. HỒ CHÍ MINH – 2022
  3. i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất cả các kết quả nghiên cứu trong đề tài luận án: “Ứng dụng phương pháp tính toán động lực học lưu chất (CFD) trong tối ưu hóa hình dạng mũi tàu quả lê” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS. Trần Gia Thái và TS. Bùi Hồng Dƣơng và chƣa từng công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác cho tới thời điểm này. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 4 năm 2022 Nghiên cứu sinh Huỳnh Văn Chính
  4. ii LỜI CÁM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện luận án, bản thân tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ tận tình của Phòng, Ban Trƣờng Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh. Đặc biệt là sự hƣớng dẫn tận tâm của PGS.TS. Trần Gia Thái và TS. Bùi Hồng Dƣơng. Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến các Thầy về sự giúp đỡ này. Nhân dịp này tôi cũng xin gởi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, Thầy Cô Viện Cơ Khí, Viện Đào tạo Sau Đại học Trƣờng Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh và các bạn đồng nghiệp đã tạo điều kiện, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu thực hiện luận án tại Trƣờng. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tp. Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 4 năm 2022 Tác giả Huỳnh Văn Chính
  5. iii TÓM TẮT Sử dụng mũi quả lê không chỉ là giải pháp hiệu quả để làm giảm sức cản, mà còn cho phép cải thiện hầu hết các tính năng tàu, nhờ vậy có thể giảm chi phí nhiên liệu, tăng tốc độ, nâng cao mức độ an toàn và các hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cho tàu đi biển. Với tàu cá, mũi quả lê còn cho phép cải thiện đƣợc hiệu quả đánh bắt trên biển nhờ tàu có độ chúi dọc và độ ổn định khi lắc dọc tốt hơn so với khi không trang bị dạng mũi này. Tuy nhiên cho đến hiện nay, việc thiết kế và dự đoán công suất của tàu có mũi quả lê vẫn còn rất khó khăn do tƣơng tác phức tạp giữa hệ thống sóng của thân tàu và quả lê. Trong trƣờng hợp thuận lợi, dạng mũi quả lê tối ƣu có thể tạo ra hệ thống sóng giao thoa tích cực với hệ thống sóng tàu và có thể làm giảm đến (10-15)% sức cản tổng của tàu, nhƣng nếu có hình dạng hoặc vị trí không thuận lợi, quả lê có thể gây ra sự giao thoa tiêu cực, làm tăng hệ thống sóng tổng hợp và dẫn đến làm tăng lớn sức cản tổng của tàu. Các nghiên cứu trƣớc đây thƣờng thử mô hình một loạt hình dạng thân tàu và quả lê, và dựa trên cơ sở đó để tìm hình dạng quả lê phù hợp, tƣơng ứng sức cản tàu là nhỏ nhất, nhƣng các thử nghiệm nhƣ thế thƣờng mất nhiều thời gian, công sức, chi phí tốn kém. Một trong những nghiên cứu thực nghiệm toàn diện và nổi tiếng đã đƣợc thực hiện bởi M.Kracht (1978), trong đó ông đã phân tích dữ liệu thử nghiệm nhiều mô hình quả lê để thiết lập các đồ thị thiết kế sử dụng để thiết kế mũi quả lê cho các tàu đi biển hiện nay, tuy nhiên phƣơng pháp này cũng có những nhƣợc điểm cần đƣợc bổ sung, hoàn thiện. Các nghiên cứu gần đây thƣờng tối ƣu hóa quả lê cho các tàu đã có sẵn dạng mũi này, bằng cách thay đổi các kích thƣớc của nó và sử dụng phƣơng pháp tính hiện đại CFD (Computational Fluid Dynamics) để ƣớc tính giá trị hàm đơn mục tiêu vế sức cản tàu. Từ những phân tích trên đây, cùng với chủ trƣơng hiện đại hóa đội tàu cá của nhà nƣớc trong thời gian gần đây, nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài luận án: Ứng dụng phương pháp tính toán động lực học lưu chất (CFD) trong tối ưu hóa hình dạng của mũi tàu quả lê với mục tiêu thiết kế mũi quả lê cho các tàu cá chƣa có sẵn dạng mũi này và ứng dụng CFD xác định hình dạng quả lê tối ƣu đảm bảo độ giảm sức cản tổng của tàu là lớn nhất. Trên cơ sở tổng hợp và phân tích các nghiên cứu và các cơ sở lý luận có liên quan, tác giả đã xây dựng hƣớng nghiên cứu và các dữ liệu khoa học cần thiết để giải quyết mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án, với những kết quả đạt đƣợc nhƣ sau:
  6. iv (1) Ƣớc tính sức cản của tàu tính toán với độ chính xác mong đợi bằng CFD Các nghiên cứu tính sức cản để tối ƣu hóa quả lê hiện nay thƣờng thực hiện cho mô hình tàu có sẵn và không có giải pháp đảm bảo độ chính xác của kết quả tính CFD. Nghiên cứu đã đƣợc ứng dụng để tính sức cản các tàu FAO 72 và FAO 75 bằng CFD với độ chính xác mong đợi, trên cơ sở đảm bảo độ chính xác của các thông số đầu vào, bao gồm mô hình tàu 3D, kích thƣớc miền tính toán và các hệ số của mô hình rối.  Bổ sung, hoàn thiện phƣơng pháp thiết kế mũi quả lê bằng đồ thị Kracht Phƣơng pháp thiết kế quả lê hiệu quả nhất hiện nay là sử dụng các đồ thị Kracht, tuy nhiên phƣơng pháp này chỉ áp dụng cho tàu có hệ số béo trong phạm vi (0.56 - 0.82), kích thƣớc quả lê chỉ gần tối ƣu, không đề cập việc nối quả lê thiết kế vào phần thân tàu. Kết quả nghiên cứu đã bổ sung, hoàn thiện phƣơng pháp tính quả lê bằng đồ thị Kracht bằng cách xây dựng các đƣờng cong nội suy và ngoại suy để tính quả lê tàu FAO 75 có hệ số béo CB = 0.524 nằm ngoài phạm vi áp dụng (0.56-0.82) của đồ thị này, với quả lê ban đầu có chiều dài LPRo= 1.50 m, chiều rộng BBo= 1.70 m, chiều cao ZBo = 2.1 m, sau đó sử dụng AutoShip xây dựng đƣờng biên dạng và tích hợp quả lê vào thân tàu đảm bảo bề mặt tiếp giáp giữa quả lê và thân tàu trơn đều và các thông số quả lê không đổi. (3) Xây dựng mô hình toán và phƣơng pháp tối ƣu hóa mũi quả lê tàu cá Các nghiên cứu tối ƣu quả lê hiện nay thƣờng dựa trên hàm đơn mục tiêu sức cản không phù hợp với tàu cá và không đƣa ra ràng buộc hoặc cơ sở khi thay đổi kích thƣớc quả lê, dẫn đến các phƣơng án tính quả lê có thể là không đầy đủ hoặc không cần thiết. Kết quả nghiên cứu đã xây dựng đƣợc mô hình và phƣơng pháp tối ƣu mũi quả lê tàu cá với hàm đa mục tiêu về độ giảm công suất có ích phù hợp các chế độ làm việc tàu cá nhằm phát huy tối đa hiệu quả của quả lê, xác định các giới hạn và ràng buộc thay đổi kích thƣớc để xây dựng ma trận phƣơng án tính quả lê phù hợp và giải bài toán tối ƣu dựa trên sự kết hợp CFD và mô hình thay thê. Kết quả đã tính đƣợc quả lê tối ƣu của tàu FAO 75 có chiều dài LPRop = 1.65 m, chiều rộng BBop = 1.91 m, chiều cao ZBop = 2.10 m dựa trên việc thay đổi đồng thời chiều dài và chiều rộng quả lê ban đầu với các gia số LPR = 0.11 m, BB = 0.21 m, và độ giảm sức cản tổng của tàu bằng khoảng 14%. Từ khóa: mũi quả lê, FAO 75, tối ưu, CFD, đồ thi Kracht, tàu cá.
  7. v ABSTRACT The use of a bulbous bow is not only an effective solution to reducing resistance but can also improve most of the ship's features, thereby, reducing fuel consumption, increasing speed, stability, and some economic-technical efficiencies for seagoing ships. For fishing vessels, a bulbous bow improves fishing efficiency due to better trim and pitch motion. Until now, the optimal design and required power prediction of the vessel with a bulbous bow has still been difficult due to the complex interference between the waves generated by the bulbous bow, and the waves of the hull when the ship moves. In case of positive interference between these waves, the ship resistance can be reduced by about (12-15)%, but a negative interference can greatly increase the resistance. Previous studies have often performed model tests for a series of hull and bulb shapes and based on that to find the optimal bulb, corresponding to the smallest ship resistance, however, such model tests are often time-consuming, and especially very expensive. One of the most comprehensive and well-known model testing studies was performed by M.Kracht (1978), in which he analyzed the test data of many bulb models to establish design graphs, called Kracht charts, used to design the bulb for current seagoing ships, however, this method also has limitations that need to be completed and improved. Recent studies have often optimized the bulb for ships that already have this bow shape, by varying its sizes and using the modern CFD method (Computational Fluid Dynamics) to predict the value of a single objective function in terms of the ship’s total resistance. From the above analysis and the recent policy of modernizing the state's fishing fleet, the author has selected the thesis topic as “Application of computational fluid dynamics (CFD) method in the optimization of the bulbous bow shape” with the objective of designing a bulbous bow for fishing vessels, and appying the CFD method to find an optimal bulbous bow to achieve the maximum reduction in ship’s total resistance. Based on synthesizing and analyzing relevant studies and theoretical bases, the author has determined research directions and necessary scientific databases to solve the research objectives and contents of the thesis, and has achieved new research results, specifically as follows.
  8. vi (1) Predicting resistance of computation vessel with expected accuracy using CFD Current studies on resistance predicting for bulb optimizing are often performed for existing hull models without a solution to ensure the accuracy of CFD-based results. This research has been applied to predict the resistance of fishing vessels FAO72 and FAO 75, with the expected accuracy based on ensuring the accuracy of input parameters, including 3D hull models, domain computation size, and turbulence model coefficients. (2) Completing and improving the method of designing the bulb using the Kracht charts The most efficient bulb design method today is to use Kracht charts, but this method is applicable to vessels with a block coefficient (CB) in the range of (0.56 - 0.82), the bulb sizes are only close to optimal, and without joining the bulbs to the rest hull. The research results have completed and improved the design bulb method using Kracht charts by determining the interpolation and extrapolation curves to design the initial bulb of the FAO 75 vessel with a block coefficient of 0.524 outside range of (0.56 - 0.82), with length LPRo = 1.50 m, breadth BBo = 1.70 m, and height ZBo = 2.1 m, then use AutoShip to contour and join the bulb to the rest hull so that the transition surface between the bulb and the rest hull are smooth, and the bulb parameters are unchanged. (3) Establishing a mathematical model and optimization method for fishing vessel bulbs Current bulb optimization studies are often based on a single-objective function of resistance which is unsuitable for fishing vessels, and do not provide constraints or bases for changing bulb sizes, leading to bulb variants are set incompletely or unnecessarily. The research results have established a mathematical model and an optimization method for bulbous bow with a multi-objective function of effective power reduction suitable for the operating modes of the fishing vessels to maximize the efficiency of the bulb, define the limits and constraints to establish a suitable matrix of the bulb size variants, and solve the optimization problem using a combination of CFD and surrogate models. An optimal bulb of FAO 75 vessel was obtained with length LPRop = 1.65 m, breadth BBop = 1.91 m, height ZBop = 2.10 m based on a change of 0.11 m in length and 0.21 m in the breadth of the initial bulb, and maximum total resistance reduction of about 14% Keywords: bulbous bow, FAO 75, optimization, CFD, Kracht charts, fishing vessel.
  9. vii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT v MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT x DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU xi DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG xvi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ xix MỞ ĐẦU 1 1. LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI 1 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3 3. PHƢƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN 5 Chƣơng 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 6 1.1. TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 6 1.1.1. Các công trình nghiên cứu truyền thống 7 1.1.2. Các công trình nghiên cứu hiện đại 11 1.2. PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN HƢỚNG NGHIÊN CỨU 26 1.2.1. Phân tích các hƣớng nghiên cứu liên quan 26 1.2.2. Phân tích và lựa chọn hƣớng nghiên cứu 30 Kết luận chƣơng 1 30
  10. viii Chƣơng 2. TÍNH SỨC CẢN TÀU BẰNG CFD 31 2.1. CFD VÀ ỨNG DỤNG TRONG TÍNH SỨC CẢN TÀU 31 2.1.1. Khái quát về lý thuyết CFD 31 2.1.2. Ứng dụng CFD trong tính sức cản tàu 37 2.2. ỨNG DỤNG CFD TÍNH SỨC CẢN CỦA TÀU TÍNH TOÁN 41 2.2.1. Phân tích, lựa chọn các mẫu tàu tính toán 43 2.2.2. Xây dựng mô hình 3D và tính sơ bộ sức cản của tàu tính toán 50 2.2.3. Xác định các thông số mô phỏng phù hợp với tàu tính toán 54 2.2.4. Tính sức cản của tàu tính toán 63 2.3. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 64 Kết luận chƣơng 2 67 Chƣơng 3. THIẾT KẾ TỐI ƢU MŨI QUẢ LÊ TÀU CÁ 68 3.1. ĐẶC ĐIỂM HÌNH HỌC CỦA MŨI QUẢ LÊ 68 3.1.1. Phân loại mũi quả lê 68 3.1.2. Các thông số hình học của mũi quả lê 70 3.1.3. Ảnh hƣởng của các thông số hình học đến hiệu quả làm việc quả lê 72 3.2. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MŨI QUẢ LÊ BẰNG ĐỒ THỊ KRACHT 73 3.2.1. Xác định các hệ số hình học của quả lê cho tàu tính toán 75 3.2.2. Xây dựng đƣờng hình dáng của quả lê tính toán 78 3.2.3. Tích hợp hình dạng quả lê vào đƣờng hình tàu tính toán 81 3.3. MÔ HÌNH VÀ PHƢƠNG PHÁP TỐI ƢU HÓA MŨI QUẢ LÊ TÀU CÁ 86 3.3.1. Mô hình bài toán tối ƣu hóa tổng quát 86 3.3.2. Mô hình bài toán tối ƣu hóa mũi quả lê tàu cá 88 3.3.3. Phƣơng pháp giải bài toán tối ƣu hóa mũi quả lê 95
  11. ix 3.4. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHO TÀU TÍNH TOÁN 99 3.4.1. Thiết lập ma trận các phƣơng án tính toán quả lê 99 3.4.2. Xác định phƣơng án quả lê tối ƣu 101 Kết luận chƣơng 3 123 Chƣơng 4. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 124 4.1. KẾTLUẬN 124 4.2. KHUYẾN NGHỊ 126 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN 128 ĐẾN LUẬN ÁN TIẾN SĨ 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO
  12. x DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ABS American Bureau of Shipping Đăng kiểm Mỹ BEM Boundary Element Method Phƣơng pháp phần tử biên CFD Computational Fluid Dynamics Tính toán động động lực học lƣu chất DNS Direct Numerical Simulation Mô phỏng số trực tiếp DTMB David Taylor Model Basin Bể thử mô hình Taylor EB Elliptical Bulb Quả lê dạng Ellip FAO Food and Agriculture Oganization Tổ chức Nông Lƣơng Liên Hiệp Quốc FVM Finite Volume Method Phƣơng pháp thể tích hữu hạn GB Gooseneck Bulb Quả lê Gooseneck ITTC International Towing Tank Conference Hội nghị quốc tế các bể thử tàu JHSS Joint High Speed Sealift Tổ chức vận tải biển tốc độ cao KCS KRISO Container Ship Tàu container KRISO KRISO Korean Research Institute for Ship and Viện nghiên cứu tàu thủy và công Ocean Engineering trình biển Hàn Quốc LES Large Eddy Simulation Mô phỏng xoáy lớn NPL National Physical Laboratory Phòng thí nghiệm vật lý quốc gia NURBS Non Uniform Ration B-Splines Các đƣờng B-Spline không đồng dạng RANSE Reynolds Average Navier-Stokes Equa- Trung bình Reynolds các phƣơng trình tions Navier-Stokes RBF Radial Basis Function Hàm cơ sở xuyên tâm RSM Reponse Surface Method Phƣơng pháp bề mặt đáp ứng SSPA Swedish State Shipbuilding Tank Bể thử đóng tàu quốc gia Thụy Điển SST Shear Stress Transport Chuyển vị ứng suất cắt STL STereoLithography In Litho lập thể
  13. xi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Các ký hiệu liên quan đến thông số tàu LOA chiều dài lớn nhất của tàu, m LWL chiều dài đƣờng nƣớc thiết kế, m Lpp chiều dài hai đƣờng vuông góc, m Lfz chiều dài phía mũi của tàu tại chiều cao z, m Laz chiều dài phía đuôi của tàu tại chiều cao z, m B chiều rộng tàu ở đƣờng nƣớc thiết kế, m T, d chiều chìm thiết kế của tàu, m TFP chiều chìm phía mũi tàu, m TAP chiều chìm phía đuôi tàu, m CB hệ số đầy thể tích (hệ số béo) CBf, CBa hệ số béo thể tích phía mũi và phía đuôi CP hệ số lăng trụ dọc tàu Cw hệ số đầy mặt đƣờng nƣớc Cwf, Cwa hệ số béo đƣờng nƣớc phía mũi và phía đuôi CM hệ số đầy mặt cắt ngang giữa tàu Cp hệ số đầy lăng trụ dọc LCB hoành độ tâm nổi, m αE, αR góc vào nƣớc phía mũi và phía đuôi, độ  lƣợng chiếm nƣớc, tấn  thể tích chiếm nƣớc, m3 AMS diện tích mặt cắt ngang giữa tàu, m2 , S diện tích mặt ƣớt của tàu, m2
  14. xii Các ký hiệu liên quan đến sức cản tàu RT sức cản tổng (hay sức cản chung) của tàu, KG RTi sức cản tổng của tàu ở chế độ làm việc (i), KG RF sức cản ma sát, KG RP sức cản áp suất, KG RR sức cản dƣ, KG RV sức cản nhớt, KG RPV sức cản áp suất nhớt (do xoáy tạo ra), KG RW sức cản sóng, KG RWM sức cản sinh sóng, KG RWB sức cản sóng vỡ, KG CF hệ số sức cản ma sát Cp hệ số sức cản áp suất CR hệ số sức cản dƣ Rn số Reynold Fn số Froude  độ nhớt động học của chất lỏng  trọng lƣợng riêng của chất lỏng U vận tốc tàu (hay vận tốc dòng chảy), m/s Utp vận tốc tấm phẳng, m/s RXF sức cản tàu tính từ phần mềm Xflow, KG Rtn sức cản tàu tính từ thử nghiệm mô hình tàu trong bể thử, KG  R độ sai lệch kết quả giữa sức cản tính từ XFlow và từ thử mô hình, %
  15. xiii Các ký hiệu liên quan đến lý thuyết CFD DU đạo hàm toàn phần (hay đạo hàm thực) Dt U đạo hàm riêng t ρ mật độ (hay khối lƣợng riêng) của chất lỏng d độ biến đổi mật độ chất lỏng theo thời gian dt  độ biến đổi mật độ chất lỏng theo thời gian tại điểm cố định t  toán tử Haminlton (hay vector nabla) u, v, w các thành phần vận tốc theo các vector đơn vị của hệ tọa độ Descartes i, j, k vector đơn vị của hệ tọa độ Descartes (x, t) hàm dòng  (x, t) thành phần trung bình của hàm dòng (x, t) ’(x, t) thành phần biến động của hàm dòng (x, t) T khoảng thời gian trung bình p trƣờng áp lực trung bình. p’ độ lệch tức thời của áp lực pi biến áp lực U vector vận tốc trung bình. U’ độ lệch tức thời của vận tốc Ui biến vận tốc  tốc độ tiêu tán động năng rối I cƣờng độ rối
  16. xiv k động năng rối. ω tốc độ khuếch tán động năng rối Gk động năng rối do các gradient vận tốc trung bình sinh ra G phát sinh hệ số  k, m độ khuyếch tán hiệu quả của các hệ số k và ω Yk, Y sự tiêu tán của các hệ số k và ω do rối D số hạng khuếch tán chéo Sk, S các số hạng do ngƣời dùng định nghĩa k1, ω1, ω2 các hằng số của mô hình rối SST k- i, i1 các hằng số của mô hình rối SST k- Pk suất năng lƣợng rối UF vận tốc dòng lƣu chất tại điểm đang xét lấy bằng vận tốc tàu U U vận tốc dòng xa vô cùng p áp suất trong dòng chảy P áp suất trong dòng xa vô cùng U tốc độ thay đổi vận tốc dòng chảy n p tốc độ thay đổi áp suất dòng chảy n Các ký hiệu liên quan đến quả lê LPR chiều dài quả lê, m BB chiều rộng lớn nhất của mặt cắt ngang quả lê, m BMS chiều rộng mặt cắt ngang giữa tàu, m ZB chiều cao quả lê, m ABT diện tích mặt cắt ngang quả lê tính tại đƣờng vuông góc mũi tàu FP, m2 ABL diện tích phần nhô ra của quả lê trong mặt cắt dọc, m2
  17. xv VPR thể tích phần nhô ra của quả lê, m3 VBtot thể tích toàn phần của quả lê, m3 VF thể tích của phần trơn để lắp quả lê vào thân tàu, m3 CLPR hệ số chiều dài quả lê CBB hệ số chiều rộng quả lê CZB hệ số chiều cao quả lê CABT hệ số mặt cắt ngang của quả lê CABL hệ số cạnh bên của quả lê CPR hệ số thể tích quả lê CPR hệ số giảm công suất dƣ, % RT, RTi độ thay đổi sức cản tổng của tàu sau khi lắp quả lê ở tốc độ tàu U và Ui, % RT, RTi sức cản tổng của tàu trƣớc khi lắp quả lê ở tốc độ tàu U và Ui, KG RTb, Rbi sức cản tổng của tàu sau khi lắp quả lê ở tốc độ tàu U và Ui, KG Pei, Pebi công suất có ích của tàu trƣớc và sau khi lắp quả lê ở tốc độ Ui, PS Pei độ thay đổi công suất có ích của tàu sau khi lắp quả lê ở tốc độ tàu Ui, % wi trọng số hàm mục tiêu RT1, RT2, RT3 độ thay đổi sức cản tổng của tàu tính tại các tốc độ U1, U2, U3 ở chế độ chạy hành trình, chạy dắt lƣới và chạy kéo, thả lƣới. CB, LCB, MG độ thay đổi của hệ số béo, lƣợng chiếm nƣớc hoành độ tâm nổi và độ cao tâm ổn định của tàu. LPRo, LPri, LPRop chiều dài quả lê ban đầu, ở phƣơng án (i) và tối ƣu. BBo, BBi, BBop chiều rộng quả lê ban đầu, ở phƣơng án (i) và tối ƣu ZBo, ZBi, ZBop chiều cao quả lê ban đầu, ở phƣơng án (i) và tối ƣu
  18. xvi DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG Bảng 1.1. Kết quả tính và so sánh mức độ thay đổi của công suất (%) đối với 09 12 phƣơng án thiết kế mũi quả lê mới so với mũi quả lê ban đầu Bảng 1.2. Kết quả tối ƣu hóa của các biến thiết kế 17 Bảng 1.3. Kết quả tối ƣu của hàm mục tiêu và các điều kiện ràng buộc 17 Bảng 1.4. Sức cản sinh sóng 19 Bảng 1.5. Các thông số chính của các vỏ tàu JHSS 22 Bảng 2.1. Đặc điểm hình học tàu cá Việt Nam phân theo nghề khai thác 44 Bảng 2.2 Đƣờng hình và các thông số chính của mẫu tàu FAO 72 46 Bảng 2.3 Đƣờng hình và các thông số chính của mẫu tàu FAO 75 48 Bảng 2.4. So sánh thông số mô hình tàu FAO 75 dựng trong Autoship và tàu thật 52 Bảng 2.5. Các khuyến nghị về các kích thƣớc của không gian miền tính 55 Bảng 2.6. Các phƣơng án kích thƣớc không gian miền tính 56 Bảng 2.7. Giá trị sức cản tổng R (KG) ở các phƣơng án kích thƣớc miền tính toán 56 Bảng 2.8. Các điều kiện biên trong mô hình tính của tàu tính toán 59 Bảng 2.9. Kết quả tính sức cản ở các phƣơng án tham số mô hình rối tàu FAO 75 61 Bảng 2.10. Giá trị các hệ số trong mô hình rối khi mô phỏng số tàu FAO 75 62 Bảng 2.11. So sánh các thông số hình học thực tế của tàu FAO 75 với các số liệu 64 tƣơng ứng xuất ra từ phần mềm XFlow ở trƣờng hợp thử nghiệm I Bảng 2.12. So sánh kết quả tính sức cản tàu FAO 75 từ XFlow và từ thử mô hình ở 65 trƣờng hợp thử nghiệm I Bảng 2.13. So sánh kết quả tính sức cản tàu FAO 72 từ XFlow và từ thử mô hình ở 66 trƣờng hợp thử nghiệm II Bảng 3.1. Giá trị các tham số quả lê tƣơng ứng với hệ số CPR là lớn nhất 76 Bảng 3.2. Bảng giá trị các hệ số hình học của quả lê ở giá trị CPR = 0.290 77 Bảng 3.3. Bảng giá trị các thông số hình học của quả lê ở giá trị CPR = 0.290 77
  19. xvii Bảng 3.4. Giá trị các thông số hình học của tàu và của quả lê tính toán 77 Bảng 3.5. Tọa độ đƣờng cong biên dạng dọc ở phần dƣới quả lê 79 Bảng 3.6. So sánh các thông số hình học của quả lê tàu thiết kế với quả lê của mô 85 hình tàu xây dựng trên phần mềm AutoShip Bảng 3.7. Phân bố các chế độ vận tốc và mớn nƣớc của tàu cá 92 Bảng 3.8. Ma trận các phƣơng án kích thƣớc quả lê của tàu tính toán 99 Bảng 3.9. Kiểm tra các điều kiện ràng buộc 100 Bảng 3.10. Độ thay đổi sức cản tổng của tàu tại các phƣơng án thay đổi chiều dài 103 và chiều cao quả lê ban đầu ở các mớn nƣớc khảo sát (%) Bảng 3.11. Độ thay đổi công suất có ích của tàu Pe (%) ở các phƣơng án quả lê 104 Bảng 3.12. Phƣơng án quả lê tối ƣu của các mô hình thay thế ở lần tính thứ nhất 105 Bảng 3.13. So sánh giá trị Pemax (%) tính từ XFlow và từ các mô hình thay thế 106 trong lần tính thứ nhất Bảng 3.14. Phƣơng án chiều dài và chiều rộng của quả lê tối ƣu và giá trị Pe (%) 107 của tàu tính theo các mô hình thay thế ở lần tính thứ hai Bảng 3.15. So sánh giá trị Pemax (%) tính từ XFlow và từ các mô hình thay thế ở 107 trong lần tính thứ hai Bảng 3.16. Độ thay đổi sức cản tổng của tàu RT (%) tại các phƣơng án thay đổi 109 chiều dài và chiều rộng quả lê ban đầu ở các mớn nƣớc khảo sát Bảng 3.17. Giá trị Pe (%) ở các phƣơng án thay đổi chiều dài – chiều cao quả lê 110 Bảng 3.18. Phƣơng án quả lê tối ƣu của các mô hình thay thế ở lần tính thứ nhất 111 Bảng 3.19. So sánh giá trị Pemax (%) tính từ XFlow và từ các mô hình thay thế 111 trong lần tính thứ nhất Bảng 3.20. Phƣơng án chiều dài và chiều cao của quả lê tối ƣu và giá trị Pe (%) 113 của tàu tính theo các mô hình thay thế trong lần tính thứ hai Bảng 3.21. So sánh giá trị Pemax (%) tính từ XFlow và từ các mô hình thay thế 113 trong lần tính thứ hai
  20. xviii Bảng 3.22. Độ thay đổi sức cản tổng của tàu RT (%) tại các phƣơng án thay đổi 115 chiều rộng và chiều cao quả lê ban đầu ở các mớn nƣớc khảo sát Bảng 3.23. Giá trị Pe (%) ở các phƣơng án thay đổi chiều dài – chiều cao quả lê 116 Bảng 3.24. Phƣơng án quả lê tối ƣu của các mô hình thay thế ở lần tính thứ nhất 117 Bảng 3.25. So sánh giá trị Pemax (%) tính từ XFlow và từ các mô hình thay thế 117 trong lần tính thứ nhất Bảng 3.26. Phƣơng án chiều rộng và chiều cao quả lê tối ƣu và giá trị Pemax (%) 119 của tàu tính theo các mô hình thay thế ở lần tính thứ hai Bảng 3.27. So sánh giá trị Pemax (%) tính từ XFlow và từ các mô hình thay thế 119 trong lần tính thứ hai
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược