Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của màn chắn bọt khí tới cường độ sóng xung kích trong môi trường nước

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MÀN CHẮN BỌT KHÍ TỚI CƯỜNG ĐỘ SÓNG XUNG KÍCH TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Ngành:

Cơ kỹ thuật

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Nghiên cứu ảnh hưởng của màn chắn bọt khí tới cường độ sóng xung kích trong môi trường nước" của Trần Đức Việt tập trung giải quyết nhu cầu cấp thiết về an toàn và hiệu quả trong các hoạt động nổ dưới nước tại Việt Nam, đặc biệt trong bối cảnh phát triển kinh tế và quốc phòng biển. Đề tài hướng tới nghiên cứu toàn diện về màn chắn bọt khí (MCBK) như một giải pháp điều khiển cường độ sóng xung kích (SXK) trong môi trường nước, một lĩnh vực còn hạn chế nghiên cứu sâu rộng tại Việt Nam do tính chất phức tạp và liên quan đến công nghệ quân sự.

Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu cơ sở lý thuyết về sự lan truyền và suy giảm SXK khi đi qua MCBK (dạng đơn và hệ), xây dựng mô hình thí nghiệm thực nghiệm để xác định quy luật suy giảm cường độ SXK, đồng thời thiết lập phương pháp tính toán áp suất dư trên mặt SXK sau khi qua MCBK. Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp lý thuyết (phương trình trạng thái môi trường hai pha khí-nước, lý thuyết đồng dạng tác dụng nổ) và thực nghiệm (nổ trên mô hình bể thử và ngoài thực địa) cùng công nghệ thông tin.

Các kết quả nghiên cứu cho thấy MCBK, với độ cứng truyền âm thấp hơn nước, có khả năng hấp thụ năng lượng SXK hiệu quả thông qua quá trình nén bọt khí và tương tác sóng tại các mặt phân cách. Mức độ suy giảm cường độ SXK phụ thuộc vào nhiều thông số đặc trưng của MCBK như tỷ lệ thể tích bọt khí, chiều dày, số lượng MCBK đơn, và khoảng cách từ MCBK đến tâm nổ. Luận án đã xác định các thông số tối ưu cho MCBK đơn và hệ MCBK kép, đồng thời xây dựng được các biểu thức tính toán áp suất dư trên mặt SXK sau khi qua MCBK. Đặc biệt, hệ thống thiết bị tạo MCBK được đề xuất đã được cấp bằng độc quyền sáng chế và chứng minh hiệu quả giảm cường độ SXK đáng kể (65-92%) trong các thử nghiệm thực địa.

Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc xây dựng biểu thức tính hệ số suy giảm áp suất dư cho cả sóng nổ cầu và phẳng, thiết lập quy luật thực nghiệm phụ thuộc tổng hợp vào các thông số MCBK, và đề xuất hệ thống thiết bị MCBK có tính ứng dụng cao trong thực tiễn để bảo vệ công trình và đối tượng dưới nước. Luận án mở ra hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi hệ thống này trong cả lĩnh vực quốc phòng và công nghiệp.

Mục lục chi tiết:

• Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NỔ DƯỚI NƯỚC

  • 1.1. Phân loại các dạng nổ dưới nước
  • 1.2. Tình hình nghiên cứu về nổ dưới nước
    • 1.2.1. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới
    • 1.2.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng nổ dưới nước ở Việt Nam
  • 1.3. Các vấn đề tồn tại khi nghiên cứu về nổ dưới nước
  • 1.4. Những vấn đề luận án cần tập trung giải quyết
  • 1.5. Giới hạn phạm vi nghiên cứu của luận án
  • 1.6. Kết luận chương 1

• Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SỰ SUY GIẢM CƯỜNG ĐỘ SÓNG XUNG KÍCH LAN TRUYỀN QUA MÀN CHẮN BỌT KHÍ

  • 2.1. Phân tích quá trình hình thành và lan truyền SXK trong môi trường nước
  • 2.2. Độ cứng truyền âm của môi trường nước và nước chứa bọt khí
  • 2.3. Sự phân rã của sóng nổ tại mặt phân cách giữa hai môi trường
  • 2.4. Xây dựng mô hình xác định sự suy giảm áp suất trên mặt SXK cầu khi lan truyền qua hệ MCBK
    • 2.4.1. Mô hình xác định sự suy giảm áp suất trên mặt SXK cầu khi lan truyền qua MCBK đơn
    • 2.4.2. Mô hình xác định sự suy giảm áp suất trên mặt SXK cầu khi lan truyền qua hệ MCBK
  • 2.5. Xây dựng mô hình xác định sự suy giảm áp suất trên mặt SXK phẳng khi lan truyền qua hệ MCBK
    • 2.5.1. Mô hình xác định sự suy giảm áp suất trên mặt SXK phẳng khi lan truyền qua MCBK đơn
    • 2.5.2. Mô hình xác định sự suy giảm áp suất trên mặt SXK phẳng lan truyền qua hệ MCBK
  • 2.6. Phân tích, đề xuất nội dung nghiên cứu thực nghiệm
  • 2.7. Kết luận chương 2

• Chương 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

  • 3.1. Tính toán, thiết kế mô hình thu nhỏ nghiên cứu thực nghiệm nổ ngầm dưới nước
  • 3.2. Xây dựng mô hình nghiên cứu thực nghiệm về sự suy giảm cường độ SXK trong nước khi gặp MCBK
  • 3.3. Nội dung và qui trình thí nghiệm
  • 3.4. Mô tả nội dung tiến hành thí nghiệm và kết quả thí nghiệm
    • 3.4.1. Thí nghiệm đánh giá độ tin cậy của hệ thống thiết bị đo và phương pháp đo áp suất sóng nổ trong môi trường nước
      • 3.4.1.1. Thí nghiệm ngoài thực địa đánh giá sai số thiết bị và phương pháp đo áp suất sóng nổ trong nước
      • 3.4.1.2. Thí nghiệm trong bể mô hình nghiên cứu thực nghiệm sự suy giảm cường độ của sóng nổ trong nước theo khoảng cách
    • 3.4.2. Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích bọt khí trong MCBK đơn đến cường độ SXK khi đi qua MCBK
    • 3.4.3. Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của khoảng cách từ MCBK đơn đến lượng nổ đối với cường độ SXK khi đi qua MCBK
    • 3.4.4. Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ thể tích bọt khí trong MCBK kép đến cường độ SXK khi đi qua MCBK
    • 3.4.5. Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của khoảng cách giữa hai MCBK đơn đến cường độ SXK khi đi qua MCBK kép
    • 3.4.6. Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dầy MCBK đơn khi giữ nguyên tỷ lệ thể tích bọt khí đến cường độ SXK khi đi qua MCBK
  • 3.5. Kết luận chương 3

• Chương 4: THIẾT LẬP QUI LUẬT THỰC NGHIỆM VÀ ĐỀ XUẤT ÁP DỤNG

  • 4.1. Phương pháp xử lý số liệu để thiết lập các qui luật thực nghiệm
    • 4.1.1. Xác định thông số đồng dạng tác dụng nổ
    • 4.1.2. Phương pháp thiết lập hàm hồi qui thực nghiệm và hệ số suy giảm áp suất dư trên mặt SXK khi qua MCBK
  • 4.2. Thiết lập và phân tích sự ảnh hưởng thực nghiệm của tỷ lệ thể tích bọt khí trong MCBK đơn đến cường độ SXK sau MCBK
  • 4.3. Thiết lập và phân tích sự ảnh hưởng thực nghiệm của khoảng cách từ MCBK đơn đến lượng nổ đối với cường độ SXK sau MCBK
  • 4.4. Thiết lập và phân tích sự ảnh hưởng thực nghiệm của tỷ lệ thể tích bọt khí trong MCBK kép đến cường độ SXK sau MCBK
  • 4.5. Thiết lập và phân tích sự ảnh hưởng thực nghiệm của khoảng cách giữa 2 MCBK của hệ MCBK kép đến cường độ SXK sau hệ MCBK
  • 4.6. Thiết lập và phân tích sự ảnh hưởng thực nghiệm của chiều dầy MCBK đến cường độ SXK sau MCBK khi cố định tỷ lệ thể tích bọt khí trong môi trường MCBK
  • 4.7. Đề xuất phương pháp tính toán dự báo áp suất dư tương đối trên mặt SXK trong nước sau MCBK
  • 4.8. Đề xuất hệ thống thiết bị tạo MCBK làm suy giảm cường độ sóng nổ trong môi trường nước
  • 4.9. Áp dụng và đánh giá hiệu quả hệ thống đề xuất khi nổ ngoài biển
  • 4.10. Kết luận chương 4

• KẾT LUẬN

  • 1. Các kết quả nghiên cứu của luận án
  • 2. Những đóng góp mới của luận án
  • 3. Hướng nghiên cứu tiếp theo