Tài liệu Nghiên cứu giảm lực cản nhớt của tàu thủy bằng phương pháp tạo bọt khí. (tt)

  • Số trang: 33 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 243 |
  • Lượt tải: 0
thuvientrithuc1102

Đã đăng 15893 tài liệu

Mô tả:

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) uv0 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 -