BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
PHẠM THỊ THANH HƢƠNG
TÊN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
NGHIÊN CỨU GIẢM LỰC CẢN NHỚT
CỦA TÀU THỦY
BẰNG PHƢƠNG PHÁP TẠO BỌT KHÍ
CHUYÊN NGÀNH: CƠ HỌC CHẤT LỎNG
MÃ SỐ: 62.44.22.01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC CHẤT LỎNG
HÀ NỘI – 2013
Công trình đƣợc hoàn thành tại:
Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
1. GS.TSKH. NGND. Vũ Duy Quang
2. TS Lê Thanh Tùng
Phản biện 1: PGS.TS Trƣơng Sỹ Cáp
Phản biện 2: TS. Đinh Khắc Minh
Phản biện 3: PGS.TS Ngô Sỹ Lộc
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường, họp tại
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Vào hồi: 14 giờ, ngày 20 tháng 09 năm 2013
Có thể tìm hiểu luận án tại:
1.Thư viện Tạ Quang Bửu – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
2.Thư viện Quốc gia
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
[1] Phạm Thị Thanh Hương, Lê Quang, Ngô Văn Hệ (2009) Nghiên cứu
ảnh hưởng của hình dáng mũi tàu đến sức cản thân tàu thủy bằng
phương pháp số. Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơ học thủy
khí toàn quốc, Đà Nẵng, 7. 2009,tr. 243-250
[2] Vũ Duy Quang, Phạm Thị Thanh Hương, Lê Thanh Tùng (2010) Lớp
biên trên tấm phẳng với quy luật thổi bất kỳ. Tuyển tập công trình Hội
nghị khoa học Cơ học thủy khí toàn quốc, Quy nhơn, ISSN: 18594182, 7. 2010,tr. 387-395
[3] Pham Thi Thanh Huong, Ngo Van He, Le Quang, Le Thanh Tung, Vu
Duy Quang (2011) Using The Anasys Fluent Software to Calculate
Drag force Acting on a Ship. The 5th South East Asian Technical
University Consortium (SEATUC) Symposium, Vietnam, 2. 2011,
ISSN: 1882-579, pp.565-569
[4] Vũ Duy Quang, Phạm Thị Thanh Hương, Lê Thanh Tùng (2011) Một
số nghiên cứu trong lĩnh vực điều khiển lớp biên nhằm giảm lực cản
của tàu. Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơ học thủy khí toàn
quốc, Cửa Lò, 7. 2011, ISSN: 1859-4182, tr. 395-405
[5] Pham Thi Thanh Huong, Vu Duy Quang, Le Quang, Phan Anh Tuan
Reduction ship energy consumption by injection small bubles. The 5th
AUN/SEED-Net Regional Conference on New and Renewable Energy,
Vietnam, 10. 2012, ISBN: 978-604-911-121-1, pp.210-215
[6] Phan Anh Tuan, Pham Thi Thanh Huong (2012) Reduction Ship Skin
Resistance by Injection Small bubbles. Oceans 2012 MTS/IEEE,
USA,10.2112, ISBN: 978-1-4673-0830-4
[7] Phạm Thị Thanh Hương, Phan Anh Tuấn, Vũ Duy Quang (2012) Ứng
dụng phun bọt khí để giảm lực cản tàu thủy trên mô hình tàu hàng
20000 DWT. Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ IX, Hà Nội 12.2012
MỞ ĐẦU
1. Lý do nghiên cứu, mục đích luận án
Nghiên cứu giảm lực cản nhớt của tàu thủy là quan tâm lớn của các
chủ tàu và các nhà thiết kế tàu nhằm mục đích giảm chi phí khai thác
tàu, góp phần tiết kiệm năng lượng nhiên liệu, giảm lượng khí thải.
Có rất nhiều phương nghiên cứu nhằm giảm lực cản tàu thủy trên thế
giới. Phương pháp tạo bọt khí là một trong những phương pháp có
hiệu quả và tính khả thi cao. Tuy nhiên, phương pháp này chưa được
áp dụng nghiên cứu tại Việt Nam trong khi ngành đóng tàu nước ta
đã có những bước phát triển đáng kể.
Luận án: “Nghiên cứu giảm lực cản nhớt của tàu thủy bằng
phương pháp tạo bọt khí” với mục đích nghiên cứu, kiểm nghiệm
phương pháp tạo bọt khí nhằm giảm lực cản tàu thủy và nghiên cứu
khả năng ứng dụng phương pháp đó trong thực tế khai thác tàu thủy.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Luận án đã có đóng góp khoa học trong việc xây dựng mô hình tính
toán, mô phỏng thủy động lực học dòng chảy bằng phần mềm
ANSYS FLUENT để khảo sát ảnh hưởng của bọt khí tới giảm lực
cản tàu vận tải, mở ra khả năng ứng dụng nghiên cứu giảm lực cản
nhớt khi thay đổi cấu trúc lớp biên. Các kết quả nghiên cứu được
kiểm chứng bằng thực nghiệm tại Phòng thí nghiệm trọng điểm: Bể
thử mô hình tàu thuộc Viện khoa học công nghệ tàu thủy Việt Nam
đã khẳng định tính khả thi của phương pháp tạo bọt, góp phần củng
cố luận cứ khoa học cho quá trình công nghệ đóng tàu, sử dụng hiệu
quả và khai thác tàu trong tương lai tại Việt Nam.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Luận án đã thống kế các kết quả nghiên cứu lý thuyết Cơ học chất
lỏng, động lực học tàu thủy, phân tích các thành phần lực cản, các
phương pháp làm giảm lực cản với tập trung chuyên sâu vào phương
pháp tạo bọt khí nhằm giảm lực cản nhớt của tàu vận tải; khảo sát
ảnh hưởng ảnh của bọt khí tới lực cản tàu thông qua xây dựng mô
hình tính, mô phỏng thủy động lực học dòng chảy; thực nghiệm
nghiên cứu khả năng giảm lực cản tàu bằng phương pháp phun khí
vào lớp biên đáy mô hình tàu hàng 20.000 DWT chạy trên nước tĩnh
và chạy trên sóng hình sin.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
1
Luận án áp dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết, mô
phỏng số và thực nghiệm. Đây là phương pháp nghiên cứu hiện đại
đang được sử dụng phổ biến, kết quả nghiên cứu có độ tin cậy cao.
5. Bố cục luận án
Luận án bao gồm 4 chương chính cùng phần mở đầu, phần kết luậnkiến nghị được trình bày trong 102 trang thuyết minh; 52 tài liệu
tham khảo; 7 bài báo khoa học có liên quan đến luận án đã công bố
và 2 đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường đã nghiệm thu.
Chương 1.Tổng quan nghiên cứu lớp biên-lực cản.
Chương 2.Tính toán lực cản tàu - Một số yếu tố ảnh hưởng đến giảm
lực cản tàu
Chương 3. Nghiên cứu lực cản tàu bằng phương pháp số
Chương 4.Nghiên cứu lực cản tàu bằng thực nghiệm phun khí vào
lớp biên đáy tàu.
Chƣơng 1. Tổng quan nghiên cứu lớp biên – lực cản tàu
1.1 Nghiên cứu lớp biên
1.1.1 Khái niệm lớp biên
Lớp biên là lớp chất lỏng sát thành rắn, ở đó độ nhớt chất lỏng được
thể hiện rõ khi có chuyển động tương đối giữa chất lỏng và vật rắn.
1.1.2 Cấu trúc lớp biên
Theo phương dọc thành rắn: lớp biên tầng, miền quá độ, lớp biên rối.
Theo phương ngang: lớp biên ngoài và lớp biên trong.
1.1.3 Hệ phương trình lớp biên
1.1.3.1 Phương trình Navier – Stokes
1
1
d
u
F grad p . u . grad div u
(1.1)
3
dt
1.1.3.2 Phương trình Reynolds
d ui u i
u
1 p
' '
uj i
2 Di j ui u j (1.2)
dt
t
x j
xi x j
1.1.3.3 Hệ phương trình Prandtl
2
dU
u
v
u
u
v
U
2
x
y
dx
y
Điều kiện biên:
2
;
u
x
v
y
0
(1.3)
uv0
y 0 :
(1.4)
y :
u U ( x)
1.1.4 Phương pháp giải hệ phương trình lớp biên
1.1.4.1 Phương pháp giải tích (giải bài toán lớp biên đơn giản)
1.1.4.2 Phương pháp tích phân [2]
Với lớp biên rối: phương pháp của Head, của Karman.
Với lớp biên tầng: phương pháp của Thwaites, phương pháp
profil vận tốc Pohlhausen, phương pháp thông số Lôixianxki
1.1.4.3 Tính toán số
Phương pháp số với mô hình chiều dài hỗn hợp rối
Phương pháp số với mô hình rối k – є
Phương pháp số kết hợp mô hình chiều dài hỗn hợp rối với
mô hình rối k – є
Phương pháp mô phỏng trực tiếp từ phương trình Navier –
Stokes để tính toán dòng chất lỏng thực
1.2 Lực cản của vật chuyển động trong chất lỏng
1.2.1 Khái niệm lực cản
Dòng chất lỏng chuyển động với vận tốc U quanh vật rắn cố định.
Lực cản P là hình chiếu của véc tơ lực tác dụng P lên phương U .
P Cx
U 2
(1.7)
S
2
Công thức tính hệ số lực cản C x [1] và [2]
1.2.2 Thành phần lực cản của vật ngập chuyển động trong chất lỏng
Trong dòng phẳng:
+P
P =P
ms ap
Vật thể có hình dáng khí động xấu: P
- Xem thêm -
.PDF 
33 
451 
86 
