B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO
TRƯỜNG ĐẠI HC NHA TRANG
______________________________________
LÊ VĂN TOÀN
NG DNG LÝ THUYT CFD
(COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)
XÁC ĐỊNH SC CN TÀU CÁ V G VIT NAM
Ngành đào to: K thut cơ khí động lc
Mã s: 62520116
TÓM TT LUN ÁN TIN SĨ
KHÁNH HÒA - 2017
Công trình được hoàn thành ti Trường Đại hc Nha Trang
Người hướng dn khoa hc: PGS.TS. Trn Gia Thái
Phn bin 1: PGS. TS. Nguyn Đức Ân
Phn bin 2: PGS. TS. Phan Anh Tun
Phn bin 3: PGS. TS. Đỗ Đức Lưu
Lun án được bo v ti Hi đồng đánh giá lun án cp trường hp ti Trường
Đại hc Nha Trang vào hi …… gi, ngày tháng … năm 2017
th tìm hiu lun án ti: Thư vin Quc gia Thư vin Trường Đại hc Nha
Trang
1
!
M ĐẦU
!
1. LÝ DO LA CHN ĐỀ TÀI
Vi 3,000 km b bin, thy sn đã tr thành mt trong các ngành kinh tế mũi nhn
đóng góp quan trng vào s phát trin n định bn vng kinh tế - hi ca đất nước.
Tính đến gia năm 2016, đội tàu khai thác hi sn nước ta đã đạt đến gn 120,000 tàu
nhưng hu hết tàu v g c nh, đóng theo kinh nghim da vào mu tàu truyn thng,
không đưc tính toán c th nên trong nhiu trường hp, các mu tàu đã không đảm bo
đưc các tính năng hàng hi cn thiết, nht trong điu kin thi tiết không thun li.
Trong thi gian gn đây, nhà nước đã nhiu ch trương, chính sách nhm mc tiêu
phát trin bn vng hin đại hóa đi u đánh cho ngang tm vi nhim v mi.
Do đó vn đề đặt ra là cn nghiên cu thiết kế các mu tàu cá phù hp ngh khai thác,
hình dng ti ưu đ gim sc cn nhm nâng cao mc độ an toàn hiu qu đánh bt.
Vì lý do đó, bài toán nghiên cu xác định chính xác sc cn các mu tàu đánh cá v g
nước ta hin nay có vai trò và ý nghĩa quan trng, đồng thi mang tính cht cp thiết,
nht là trong bi cnh vùng Bin đông đất nước đang có nhiu biến động như hin nay.
Theo cách truyn thng, thưng có hai cách tiếp cn chính trong nghiên cu gii quyết
bài toán xác định sc cn tàu thy nghiên cu lý thuyết nghiên cu thc nghim
nhưng chúng đều tn ti nhng nhược đim ln nên rt hn chế v kh năng ng dng.
Trong nhng năm gn đây, cùng vi s phát trin mnh m ca phương pháp tính
k thut máy tính, tính toán động lc hc lưu cht (Computional Fluid Dynamíc - CFD)
đã tr thành phương pháp nghiên cu hiu qu trong nhiu lĩnh vc k thut nói chung,
đặc bit là trong lĩnh vc k thut tàu thy nói riêng để gii nhiu bài toán phc tp như
tính toán thiết kế ti ưu, kim nghim, d báo kết qu nghiên cu, phngPhân
tích sc cn da trên phng CFD cũng đã tr thành mt yếu t quyết định trong
vic phát trin hình dng các mu tàu mi, hiu qu kinh tế và thân thin vi môi trường.
T nhng trình bày trên đây, chúng tôi đã la chn cách tiếp cn nghiên cu sc cn tàu
theo hướng nghiên cu lý thuyết da trên cơ s lý thuyết CFD vi tên đề i là:
! ! ng dng lý thuyết CFD (Computational Fluid Dynamics) xác định sc cn
tàu cá v g Vit Nam”
2
!
2. Ý NGHĨA KHOA HC VÀ Ý NGHĨA THC TIN CA ĐỀ TÀI
Kết qu nghiên cu ca đề tài bước đầu có nhng đóng góp quan trng nht định,
c v mt khoa hc và thc tin, c th như sau.
2.1. Ý nghĩa khoa hc
V mt khoa hc, đề tài đã đóng góp đưc nhng kết qu mi c th như sau:
- y dng cơ s khoa hc, cùng vi giá tr nhng thông s cn thiết cho vic
ng dng lý thuyết tính toán động lc hc lưu cht CFD trong xác định sc cn
ca loi tàu kích thước bé, chy chm, đon thân ng ngn nói chung
các mu tàu cá v g theo mu dân gian truyn thng ca Vit Nam nói riêng.
- phng chính xác hình nh trường dòng lưu cht chy xung quanh thân tàu
và hin tượng thy động lc hc xy ra khi tàu chuyn động trên nước tĩnh.
Trên cơ s đó, gii thích tường minh v sc cn áp sut, qui lut và t trng ca
hai thành phn sc cn chính trong sc cn toàn b ca tàu thông dng sc
cn do tính nht chi phi Rv và sc cn do áp sut chi phi Rp.
- Cơ s để xây dng công thc tính sc cn phù hp cho đội tàu cá Vit Nam.
- Cơ s lý thuyết khoa hc để gii quyết nhiu bài toán vn còn đang tn ti
trong lĩnh vc tàu thuyn ngh nước ta hin nay, đặc bit là các bài toán v
thy động lc hc và ti ưu hóa đưng hình tàu.
2.2. Ý nghĩa thc tin
V mt ý nghĩa thc tin, đề tài đã đóng góp đưc nhng kết qu c th như sau:
- Vic xác định đưc chính xác giá tr sc cn s cho phép phân tích, đánh giá và
xây dng công thc tính sc cn phù hp vi tàu v g nước ta hin nay.
Trên cơ s đó, có th tính toán, la chn đưc máy chính phù hp khi thiết kế,
góp phn quan trng trong vic nâng cao mc độ an toàn hiu qu kinh tế -
k thut ca đội tàu cá v g nước ta hin nay.
- S dng làm tài liu ging dy và nghiên cu trong lĩnh vc tàu thuyn ngh cá.
- Khuyến cáo tc độ khai thác hp lý và tc độ gii hn trong tính toán thiết kế
và s dng tàu cá.
3
!
3. MC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CU
3.1. Mc tiêu nghiên cu
Mc tiêu chung ca đề tài là nghiên cu ng dng lý thuyết động lc hc lưu cht
để xác định sc cn ca các mu tàu cá v g theo mu truyn thng ca Vit Nam.
3.2. Đối tượng và phm vi nghiên cu
Đối tượng nghiên cu chính sc cn ca các mu tàu đánh v g Vit Nam.
Vi đối tượng nghiên cu trên, ni dung nghiên cu ca đề tài gii hn trong phm vi:
- Tàu làm vic chế độ bơi, chuyn động thng đều trong nước tĩnh, không chu
tác động bi sóng bin và độ sâu không hn chế.
- Lưu cht s dng trong phng tính cht nht, không nén được, đồng cht.
3.3. Phương pháp và ni dung nghiên cu
S dng phương pháp lý thuyết, bt đầu t vic phân tích đặc đim hình hc tàu
tính toán bn cht vt lý bài toán mô phng dòng lưu cht chuyn động quanh tàu,
t đó áp đặt các gi thiết điu kin ràng buc vt lý đối vi đối tượng kho sát mi,
trong trường hp này các mu tàu đánh v g theo mu truyn thng ca Vit Nam,
nhm mc tiêu đưa bài toán v mô hình toán và các điu kin tính sát thc tế và kh thi.
Trên cơ s đó, xây dng thut toán viết chương trình gii bài toán xác định sc cn,
đồng thi s dng phương pháp tính đúng dn, cùng vi s liu th nghim làm cơ s
đểc định các thông s ca mô hình và li gii CFD phù hp đối tượng tàu tính toán.
Vi mc tiêu trên, lun án gm các ni dung nghiên cu c th như sau.
- Phân tích hình tính phương pháp gii bài toán phng dòng lưu cht
bao xung quanh thân tàu chuyn động trong nước tĩnh.
- Nghiên cu xây dng hình tính la chn phương pháp gii phù hp vi
đối tượng tàu đang tính.
- Xây dng gii thut và viết chương trình tính bng mã ngun m OpenFOAM.
- ng dng phng dòng lưu cht tính sc cn cho các mu tàu thc nghim.
- Phân tích so sánh kết qu nghiên cu vi kết qu thc nghim để xác định
các thông s ca li gii CFD phù hp vi đối tượng tàu tính toán.