intTypePromotion=1
ADSENSE

Tính toán mô phỏng lực gia thêm tác động lên tàu thủy khi thay đổi hướng chuyển động

Chia sẻ: Nguyễn Đức Nghĩa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

16
lượt xem
1
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo đưa ra qui trình tính toán mô phỏng lực gia thêm (lực bù) tác động lên tàu thủy khi thay đổi hướng chuyển động. Kết quả tính toán lực gia thêm này được thực hiện trên mô hình đồng dạng của M/V TAN CANG FOUNDATION. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tính toán mô phỏng lực gia thêm tác động lên tàu thủy khi thay đổi hướng chuyển động

19<br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 18-02/2016<br /> <br /> <br /> TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG LỰC GIA THÊM TÁC ĐỘNG LÊN TÀU<br /> THỦY KHI THAY ĐỔI HƯỚNG CHUYỂN ĐỘNG<br /> CALCULATING AND SIMULATION OF THE EXTEND FORCE IN CASE OF<br /> CHANGING THE MOTION COURSE<br /> <br /> PGS. TS. Phạm Kỳ Quang 1. TS. Vũ Văn Duy 1, NCS. Nguyễn Thành Nhật Lai 2<br /> 1<br /> Trường Đại học Hàng hải Việt Nam,<br /> 2<br /> Trường Đại học Giao thông vận tải TP. Hồ Chí Minh.<br /> <br /> Tóm tắt: Bài báo đưa ra qui trình tính toán mô phỏng lực gia thêm (lực bù) tác động lên tàu thủy<br /> khi thay đổi hướng chuyển động. Kết quả tính toán lực gia thêm này được thực hiện trên mô hình đồng<br /> dạng của M/V TAN CANG FOUNDATION.<br /> Từ khóa: Lực gia thêm, thay đổi hướng chuyển động tàu thủy, mô hình tàu<br /> Abstract: This article gives the calculating and simulation process of the extend force that impact<br /> on the ship in case of changing the motion course. This result has been executed on the congruent model<br /> of M/V TAN CANG FOUNDATION.<br /> Keywords: extends force, changing the motion course of ship, congruent model.<br /> <br /> 1. Giới thiệu Thuật toán sử dụng [5]: Đây là bài toán<br /> Khi tàu thủy đi thẳng, nếu bỏ qua ảnh hai pha (pha lỏng và pha khí) tồn tại mặt<br /> hưởng của sóng thì sự phân bố áp suất hai mạn thoáng phân cách giữa chúng, nên sử dụng<br /> tàu hoàn toàn đối xứng. Nhưng khi thay đổi phương pháp VOF (volume of fluid). Phương<br /> hướng chuyển động tàu thủy, sự phân bố này pháp VOF giải phương trình vi phân chủ đạo<br /> sẽ thay đổi theo (phụ thuộc chặt chẽ vào tốc cho hỗn hợp nhiều pha, bằng cách đưa thêm<br /> độ và góc quay của tàu). vào đại lượng tỷ lệ thể tích pha (volume<br /> fraction). Gọi αk là tỷ lệ thể tích pha thứ k, khi<br /> Trong bài báo này, nhóm tác giả sử dụng<br /> đó:<br /> phần mềm chuyên dụng Fluent-Ansys kết hợp n<br /> với lập trình để định nghĩa một số tham số đầu  k 1 (1)<br /> vào, xác định lực gia thêm theo các phương. k 1<br /> <br /> Trên cơ sở đó, nghiên cứu tác động của lực gia Với k là khối lượng riêng của pha thứ k,<br /> thêm đến đặc tính điều khiển hướng chuyển khi đó khối lượng riêng của hỗn hợp là:<br /> động và tính ổn định tàu thủy. n<br />     k k (2)<br /> Để thuận tiện cho nghiên cứu, nhóm tác k 1<br /> <br /> giả sử dụng các thông số của M/V TAN Từ đó giải các phương trình vi phân chủ<br /> CANG FOUNDATION, đây là tàu hành trình đạo, để xác định các đại lượng đặc trưng:<br /> chuyên tuyến Bắc – Nam và việc thực hành,  k 1  <br /> s k    m pk  mkp  <br /> n<br /> <br /> thực nghiệm, khảo các số liệu của tàu rất thuận    k vk    (3)<br /> t k  k 1 <br /> lợi [4]. Từ sơ liệu bản vẽ tuyến hình của tàu,<br /> nhóm tác giả sử dụng phần mềm Solidwork để Tỷ lệ thể tích được xác định theo các bước<br /> xây dựng lại tuyến hình của tàu theo hình 1. thời gian:<br />  kn 1kn 1  kn kn<br />  sk k1m pk mkp V<br /> n<br /> 2. Mô hình nghiên cứu và thuật toán   kn 1U kn 1 kf<br /> n 1<br /> (4)<br /> t f<br /> * Mô hình nghiên cứu:<br /> Trong đó:<br /> (n+1): Bước thời gian hiện tại;<br /> n: Bước trước đó;<br /> αkf : Giá trị danh nghĩa của tỷ lệ thể tích<br /> pha thứ k;<br /> V: Thể tích phần tử tính toán;<br /> Hình 1. Mô hình nghiên cứu và các điều kiện biên<br /> 20<br /> Journal of Transportation Science and Technology, Vol 18, Feb 2016<br /> <br /> Uk: Thể tích dòng qua bề mặt theo Trường hợp này nhận xét rằng: Phân bố<br /> phương pháp tuyến; áp suất hai mạn tàu gần như đối xứng. Để thể<br /> mpk hiện chi tiết hơn, có thể xét trên một đường<br /> : Khối lượng chuyển từ pha p tới pha<br /> nước<br /> k;<br /> mkp<br /> : Khối lượng chuyển từ pha k tới pha<br /> p; sk  0<br /> Có thể xác định trường vận tốc và năng<br /> lượng qua phương trình động lượng và<br /> phương trình năng lượng:<br /> <br /> t<br />   <br />   v    v v p    v v t<br />    g  F (5)<br /> <br />   E     v   E  p     keff T   sh (6) Hình 3. Phân bố áp suất tĩnh và hệ số áp suất dọc<br /> t theo đường nước khảo sát<br /> Trong đó: Từ kết quả mô phỏng hình 3, nhận xét<br /> E: Năng lượng; rằng: Phân bố áp suất tĩnh hai bên đường nước<br /> T: Nhiệt độ và E; là đối xứng và hệ số phân bố áp suất dọc theo<br /> Được xác định theo (7) : chiều dài đường nước giữa hai bên là gần như<br /> n n trùng nhau. Trường hợp này không tồn tại lực<br /> E    k  k Ek /   k  k (7) gia thêm tác động lên vỏ tàu thủy.<br /> k 1 k 1<br /> <br /> Ngoài ra chương trình sử dụng kỹ thuật * Kết quả mô phỏng của trường hợp 2:<br /> giải k- ; và các hệ số thực nghiệm khác [1, 2 Trường hợp này, khi tàu thay đổi hướng<br /> , 3, 5]. chuyển động HT = 150, có thể quy về bài toán<br /> 3. Phân tích kết quả dòng chảy bao quanh vỏ tàu có góc hợp bởi<br /> phương vận tốc và trục dọc tàu là 150. Kết quả<br /> Mục tiêu là xác định lực gia thêm tác mô phỏng được thể hiện trên cùng đường<br /> động lên tàu thủy, khi thay đổi hướng chuyển nước so với trường hợp 1.<br /> động tàu thủy và chưa tính tới ảnh hưởng của<br /> gió. Trong phạm vi bài báo này, tính toán cho<br /> một số đầu vào như sau:<br /> - Trường hợp 1: Tàu chuyển động thẳng<br /> hướng với vận tốc tàu là 5 m/s; vận tốc gió<br /> Vgio = 0.<br /> - Trường hợp 2: Tàu thay đổi hướng<br /> chuyển động HT = 150, vận tốc tàu là 5m/s và<br /> vận tốc gió Vgio = 0.<br /> Kết quả mô phỏng cho hai trường hợp<br /> được mô tả cụ thể theo hình 2, hình 3 và hình Hình 4. Phân bố áp suất tĩnh và hệ số áp suất dọc<br /> 4. theo đường nước khảo sát<br /> * Kết quả mô phỏng của trường hợp 1: Từ kết quả mô phỏng hình 3, nhận xét<br /> rằng: Phân bố áp suất tĩnh hai bên đường nước<br /> khảo sát tương đối khác nhau và cụ thể hệ số<br /> áp suất Cp tách thành hai đường có độ lệch khá<br /> lớn. Điều này chứng tỏ đã tồn tại lực gia thêm<br /> tác động lên vỏ tàu. Trong phạm vi bài báo<br /> Hình 2. Phân bố áp suất hai mạn tàu (xét phần tiếp này, nhóm tác giả chưa tính toán định lượng<br /> xúc với nước) cho nhiều trường hợp cụ thể khác nhau, chủ<br /> 21<br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 18-02/2016<br /> <br /> <br /> yếu giới thiệu về qui trình và khả năng mở [2]. Vũ Văn Duy, Sử dụng phầ mềm Fluent để<br /> rộng bài toán phân tích dòng chảy bao quanh hydrofoil,<br /> 4. Kết luận Tạp chí Khoa học - Công nghệ Hàng hải.<br /> Số 6, 2006.<br /> Bài báo đưa ra qui trình ứng dụng mô<br /> hình tính toán VOF cụ thể và chi tiết để khảo [3]. Vũ Văn Duy, Bùi Trọng Tùng. Một số kết<br /> sát bài toán dòng chảy bao quanh tàu với hai quả ứng dụng phần mềm Fluent trong<br /> pha (khí và nước). Tuy nhiên kết quả bài báo nghiên cứu dòng chảy qua chân vịt tàu<br /> tập trung tính toán mô phỏng lực gia thêm do thủy, Tạp chí Khoa học - Công nghệ Hàng<br /> nước tác động lên vỏ tàu khi thay đổi hướng hải. Số 10, 2007.<br /> chuyển động tàu thủy. Các kết quả nghiên cứu [4]. Hồ sơ của M/V TAN CANG<br /> liên quan đến vấn đề này, có thể được công bố FOUNDATION và số liệu nghiên cứu<br /> trong các công trình hoặc bài báo khoa học thực địa tháng 12/2015 trên tuyến luồng<br /> tiếp theo  Hải Phòng.<br /> Tài liệu tham khảo [5]. http://www.ansys.com<br /> [1]. PGS. TS. Phạm Kỳ Quang, TS. Vũ Văn Ngày nhận bài: 20/01/2016<br /> Duy, ThS. Cổ Tấn Anh Vũ, ThS. Nguyễn Ngày chấp nhận đăng: 04/02/2016<br /> Thành Nhật Lai, Mô phỏng số xâm thực Phản biện: PGS.TS. Vũ Đức Lập<br /> cục bộ trên bánh lái tàu thủy. Tạp chí giao TS. Nguyễn Xuân Phương<br /> thông vận tải. Hà Nội, 11/2015, tr. 89 -<br /> 90.<br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2