NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘNG LỰC HỌC DÒNG CHẢY BAO ĐẾN LỰC CẢN TÀU THỦY TRONG QUÁ TRÌNH THAY ĐỔI HƯỚNG CHUYỂN ĐỘNG
Khoa học hàng hải
Luận án tiến sĩ kỹ thuật này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của động lực học dòng chảy bao đến lực cản tàu thủy trong quá trình thay đổi hướng chuyển động. Vấn đề này có tính cấp thiết cao trong hàng hải, bởi lực gia thêm, lực ly tâm và mô men gia thêm phát sinh khi tàu đổi hướng có thể dẫn đến mất ổn định hoặc lật tàu. Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu định lượng ảnh hưởng của động lực học dòng chảy bao đến lực cản tàu, hay còn gọi là "lực gia thêm", khi tàu thay đổi hướng. Đối tượng nghiên cứu là động lực học dòng chảy bao quanh tàu thủy và tác động của nó đến lực cản. Phạm vi nghiên cứu bao gồm xây dựng mô hình bài toán, tính toán mô phỏng và nghiên cứu thực nghiệm, tập trung vào lực cản gia thêm khi tàu xoay lệch góc so với hướng chất lỏng. Mô hình tàu container M/V TAN CANG FOUNDATION được sử dụng làm đối tượng nghiên cứu tại bể thử của Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.
Luận án đã kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm. Về lý thuyết, luận án hệ thống hóa cơ sở lý luận động lực học dòng chảy bao, lực cản tàu và ứng dụng phương pháp CFD (Computational Fluid Dynamics) với phần mềm Fluent - Ansys để mô phỏng các thông số động lực học. Các bài toán mô phỏng 2D và 3D được thực hiện cho 16 trường hợp khác nhau về vận tốc và góc đổi hướng. Về thực nghiệm, nghiên cứu sinh đã thiết kế, chế tạo mô hình tàu và thiết bị phụ trợ, tiến hành đo đạc lực cản cho 15 trường hợp tại bể thử mô hình. Những đóng góp mới bao gồm việc xây dựng giải thuật và quy trình tính toán mô phỏng; phát triển bốn phương trình bậc 3 mô tả mối quan hệ giữa lực cản và hướng chuyển động ở các vận tốc khác nhau; và thiết kế, chế tạo mô hình phục vụ nghiên cứu thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu đã được tổng hợp, phân tích, so sánh giữa mô phỏng và thực nghiệm, khẳng định tính hiện đại, chính xác và tin cậy với sai lệch trung bình 8,4%. Luận án có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận ngành hàng hải và hỗ trợ thuyền trưởng trong điều khiển tàu, tránh rủi ro.