Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng động lực học dòng chảy bao đến lực cản tàu thủy trong quá trình thay đổi hướng chuyển động

o trọng tâm của tàu đã xét đến ảnh hưởng của mặt 
thoáng chất lỏng, khi đó: 
30 
βsin
00
×−= KCKNCZ (1.21) 
Từ đó, hoàn toàn dựng được đường cong C0Z [46], được mô tả theo 
hình 1.16 là một ví dụ, là cơ sở để đánh giá độ ổn định của tàu thủy, thực hiện 
theo các bước cụ thể, từ đó thực hiện việc đánh giá ổn định thông qua đồ thị. 
Hình 1.16. Đồ thị đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh 
1.5. Giới hạn vấn đề nghiên cứu của luận án 
 - Thiết lập mô hình bài toán động lực học dòng chảy bao quanh tàu 
thủy, bài toán giới hạn không xét đến ảnh hưởng của gió và sóng, đồng thời 
giới hạn phạm vi nghiên cứu tập trung tác dụng của dòng chảy (cụ thể là vận 
tốc dòng chảy) lên tàu, khi thay đổi hướng chuyển động. Trên cơ sở này, ứng 
dụng CFD với phần mềm Fluent-Ansys, thực hiện việc tính toán mô phỏng. 
Từ đó, phân tích và đánh giá ảnh hưởng của chúng tới lực cản tàu thủy hay 
“lực gia thêm”, thông qua ba giá trị đặc trưng là: Lực cản gia thêm, lực ly tâm 
và mô men gia thêm, khi tàu thay đổi hướng chuyển động. 
 - Khi nghiên cứu bài toán động lực học dòng chảy bao quanh tàu, bằng 
phương pháp số và triển khai nghiên cứu thực nghiệm, thường sử dụng một số 
tiêu chuẩn đồng dạng sau: Phương pháp Froude, phương pháp ITTC 1957, 
phương pháp Hughes, phương pháp Prohaska, phương pháp ITTC 1978,... 
 Mỗi phương pháp có ưu, nhược điểm khác nhau, tuy nhiên trong luận 
án lựa chọn và sử dụng phương pháp theo tiêu chuẩn đồng dạng Froude. 
31 
- Thực hiện lựa chọn và sử dụng các thông số liên quan của tàu M/V 
TAN CANG FOUNDATION, trọng tải 7040 MT, có một chân vịt chiều phải, 
đây là loại tàu container chuyên dụng, hoạt động chuyên tuyến Hải Phòng - 
Sài Gòn, để làm mô hình đồng dạng, khi thực hiện nghiên cứu thực nghiệm 
tại bể thử mô hình tàu của Trường Đại học Hàng hải Việt Nam. 
Các thông số trong hồ sơ của M/V TAN CANG FOUNDATION [9] 
cho trong Phụ lục 1 của luận án, kèm theo các số liệu nghiên cứu khảo sát, đo 
đạc thực nghiệm tại thực địa [17]. 
1.6. Kết luận chương 1 
Chương 1 đã đạt được kết quả cơ bản sau đây: 
- Nghiên cứu tổng quan các công trình liên quan đến luận án mà NCS 
đang thực hiện ở trong và ngoài nước. Từ đó, tổng hợp, phân tích, đánh giá và 
rút ra kết luận: Nội dung nghiên cứu luôn cấp thiết, đảm bảo ý nghĩa khoa học 
và đóng góp thực tiễn khoa học hàng hải và khẳng định không trùng lặp với 
bất kỳ các công trình khoa học nào đã công bố; 
- Hệ thống hóa cơ sở lý luận về bài toán động lực học dòng chảy bao 
quanh tàu thủy và ứng dụng CFD, nhằm đánh giá ảnh hưởng của chúng tới 
tàu thủy trong quá trình thay đổi hướng chuyển động; 
- Hệ thống hóa lý thuyết, cơ sở lý luận liên quan đến chuyển động tàu 
thủy và ổn định tàu thủy. 
- Giới hạn cụ thể phạm vi nghiên cứu trong đề tài luận án. 
Đây là cơ sở lý luận thực hiện trong chương 2 với các nội dung liên 
quan đến xây dựng mô hình nghiên cứu, cơ sở toán học và ứng dụng CFD để 
tính toán mô phỏng bài toán động lực học dòng chảy bao quanh tàu thủy. 
32 
CHƯƠNG 2. ỨNG DỤNG CFD TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG 
ĐỘNG LỰC HỌC DÒNG CHẢY BAO QUANH TÀU THỦY 
2.1. Xây dựng mô hình nghiên cứu và cơ sở toán học 
2.1.1. Xây dựng mô hình nghiên cứu 
Để thực hiện xây dựng mô hình nghiên cứu và quá trình tính toán mô 
phỏng, NCS đã lựa chọn và sử dụng số liệu đồng dạng theo tiêu chuẩn Froude 
với tàu M/V TAN CANG FOUNDATION, đây là tàu container có trọng tải 
7040 MT, có một chân chiều phải và hiện tại chạy chuyên tuyến Hải Phòng - 
Sài Gòn và ngược lại. 
Sử dụng phần mềm Solidwork để tính toán mô phỏng, đồng thời xây 
dựng lại hình dạng của tàu theo hình 2.1, hơn nữa, đã thể hiện chi tiết hình 
ảnh các đường nước mô tả theo hình 2.2. 
Hình 2.1. Mô phỏng mô hình tàu đồng dạng theo 
tiêu chuẩn với M/V TAN CANG FOUNDATION 
33 
Hình 2.2. Mô tả hình ảnh các đường mớn nước khảo sát 
Theo tiêu chuẩn này, mô hình nghiên cứu đồng dạng với mô hình tàu 
thực khi cùng tồn tại như nhau về số Froude, thỏa mãn [2], [12], [13], [29]: 
 (2.1) 
Trong đó: L - chiều dài đặc trưng, có giá trị bằng chiều dài toàn bộ tàu (m); 
 g - gia tốc trọng trường (g = 9,8 m/s2). 
 V - giá trị vận tốc tàu (m/s). 
- Do kích thước bài toán thực hiện tính toán lớn, sẽ liên quan đến số ô 
lưới tính toán bằng phương pháp số, để phù hợp với cấu hình máy tính hiện 
tại ở Việt Nam, nghiên cứu sinh chọn: 
100.
s
m
L
k
L
= =
(2.2)
Thực hiện xây dựng mô hình nghiên cứu trên cơ sở số liệu đồng dạng 
theo tiêu chuẩn Froude với M/V TAN CANG FOUNDATION, hệ số đồng 
dạng hình học k = 100, các đại lượng khác tuân thủ qui luật đồng dạng Froude 
[2], [12], [13]. Kết quả nhận được mô tả theo hình 2.3. 
34 
Hình 2.3. Mô hình bài toán nghiên cứu và các điều kiện biên 
 Phân tích kết quả theo hình 2.3, cụ thể: 
- “Đầu vào nước” và “đầu vào khí” được đặt là vận tốc đầu vào (với độ 
lớn và phương chiều theo tính toán đồng dạng với bài toán thực tế); 
- “Đầu ra nước” và “đầu ra khí” được đặt là áp suất đầu ra (có tính tới 
ảnh hưởng của gia tốc trọng trường theo phương thẳng đứng); 
- “Vỏ tàu” được định nghĩa là tường; 
- Phần giao nhau giữa hai vùng (hay hai pha) “không khí” và “nước” sẽ 
được định nghĩa là mặt thoáng; 
- Bài toán không xét đến ảnh hưởng của gió và sóng, nghĩa là dòng 
chảy bao quanh mô hình tàu gồm pha khí và pha nước có cùng vận tốc. 
2.1.2. Cơ sở toán học 
Dựa trên cơ sở bài toán về pha nước và pha khí (dạng bài toán hai 
pha), khi đó luôn luôn xuất hiện mặt thoáng phân cách giữa hai pha này, minh 
hoạn được mô tả theo hình 2.4. 
Nghiên cứu sinh lựa chọn và sử dụng phương pháp VOF (volume of 
fluid) [2], [12], [30]. Đối với VOF chính là thực hiện việc giải phương trình vi 
phân chủ đạo cho nhiều pha hỗn hợp, bằng cách thêm vào đại lượng tỷ lệ thể 
tích pha (volume fraction). 
35 
Hình 2.4. Mô tả mặt thoáng phân cách trong bài toán hai pha 
Giả sử αk là tỷ lệ thể tích pha thứ k, khi đó: [30] 
 (2.3) 
Khi đó, khối lượng riêng của hỗn hợp được tính theo (2.4): 
 (2.4) 
Trong đó: ρk - khối lượng riêng của pha thứ k. 
Khi xác định các đại lượng đặc trưng cần phải giải phương trình vi 
phân chủ đạo theo (2.5): 
 (2.5) 
 Với n bước trước đó và (n + 1) là bước thời gian hiện tại, thì tỷ lệ thể 
tích được xác định theo các bước thời gian như (2.6): 
 (2.6) 
Trong đó: αkf - giá trị danh nghĩa của tỷ lệ thể tích pha thứ k; 
V - thể tích phần tử tính toán; 
Uf - thể tích dòng qua bề mặt theo phương pháp tuyến; 
pkm
& - khối lượng chuyển từ pha p tới pha k; 
kpm
& - khối lượng chuyển từ pha k tới pha p; sαk = 0. 
36 
Từ phương trình động lượng (2.7) hoàn toàn xác định trường vận tốc 
và phương trình năng lượng (2.8) giúp xác định năng lượng. 
 (2.7) 
 (2.8) 
Trong đó: T - nhiệt độ; 
E - năng lượng và tính toán theo (2.9): 
∑
∑
=
=
=
n
k
kk
n
k
kkk
E
E
1
1
ρα
ρα
 (2.9) 
Ngoài ra, sử dụng kỹ thuật giải (Transistion SST) và các hệ số thực 
nghiệm khác [12], [13], [30]. Từ đó, tổng hợp các lựa chọn mô hình tính toán 
và kỹ thuật giải như bảng 2.1. 
Bảng 2.1. Tổng hợp các đặc tính lựa chọn 
Đặc tính Lựa chọn 
Loại bài toán 3D 
Theo thời gian Không ổn định 
Vật liệu Hỗn hợp nhiều pha 
Mô hình dòng chảy đa pha VOF (Volume of Fluid) 
Trạng thái dòng chảy Dòng rối 
Mô hình rối Transistion SST 
Các đặc tính về dòng chảy, cụ thể là dòng hai pha theo bảng 2.2. 
Bảng 2.2. Các đặc tính dòng chảy hai pha 
Pha 
Khối lượng riêng 
(kg/m3) 
Hệ số nhớt 
động lực học (N.s) 
Nước biển 1,025 1,21.10-3 
Không khí 1,184 1,855.10-5 
37 
2.2. Tính toán mô phỏng động lực học dòng chảy bao quanh tàu thủy 
2.2.1. Giới hạn điều kiện biên 
Để thực hiện phương án chung áp dụng tính toán mô phỏng động lực học 
dòng chảy bao quanh tàu thủy bằng ứng dụng CFD với phần mềm Fluent-
Ansys, NCS đã sử dụng giá trị đầu vào gồm: 
- Vận tốc được đồng dạng theo các thông số từ hồ sơ của tàu thực M/V 
TAN CANG FOUNDATION: 
Vt = {4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5}, (m/s). 
- Hướng chuyển động của tàu thay đổi trong các trường hợp như sau: 
θ = {0050, 0100, 0150, 0200, 0250, 0300}, (độ). 
Tổng hợp giá trị đầu vào cho phương án tính toán mô tả theo bảng 2.3. 
Bảng 2.3. Tổng hợp giá trị đầu vào cho các phương án tính toán mô phỏng 
Vận tốc tàu 
(Vt), (m/s) 
Thay đổi hướng chuyển động của tàu (θ), (độ) 
0050 0100 0150 0200 0250 0300 
4,5 
Kết quả nhận được ở đầu ra: 
- Tính toán mô phỏng cho một số đường nước cụ thể (thực 
hiện lựa chọn một số đường nước cụ thể). 
- Phân bố áp suất, hệ số áp suất, phân bố pha, vận tốc,; 
- Áp lực tác động lên vỏ tàu theo các phương. 
5,0 
5,5 
6,0 
6,5 
7,0 
7,5 
Như vậy, giới hạn vùng phương án tính toán mô phỏng theo bảng 2.3, 
cụ thể với 7 giá trị vận tốc của tàu và 6 giá trị hướng chuyển động thay đổi. 
Do đó, sẽ tương ứng việc tính toán mô phỏng với 42 trường hợp khác nhau, 
cho bài toán 2D là các đường nước khác nhau (xét 3 đường nước đặc trưng là 
đường số 2, số 5 và số 7 theo hình 2.2 tương đương khi tàu ở trạng thái mang 
tính tương đối là: Không tải, nửa tải và đầy tải) và bài toán 3D là cả biên dạng 
vỏ tàu. 
38 
Giá trị các đại lượng của bài toán thực và mô hình được quy đổi theo tiêu 
chuẩn đồng dạng Froude, cụ thể như sau: 
Từ công thức (2.1): 
2
n
V
F
Lg
= 
Với L (m) là chiều dài đặc trưng, với bài toán này L là chiều dài tàu. 
1/2 1/2( . ) ( . )
m m s s
m s
L g L g
V V
= (2.10) 
Suy ra: s
m
V
k
V
=
và 2s
m
S
k
S
= 
3
s m
F k F= × (2.11) 
4
.
s m
M k M= (2.12) 
s
m
L
k
L
= 
Trong đó: Fs, Ms - thứ tự lực tác động và mô men theo bài toán thực; 
 Fm, Mm - thứ tự lực tác động, mô men tương ứng của mô hình tàu 
nghiên cứu; 
 k - hệ số đồng dạng hình học và có giá trị k = 100. 
2.2.2. Một số cửa sổ chính khi tính toán cùng Fluent - Ansys 
Dưới đây các từ hình 2.5 đến hình 2.15, mô tả các cửa sổ chính khi ứng 
dụng CFD với chương trình mô phỏng Fluent-Ansys [12], [13], [29], [43], để 
thuận lợi việc theo dõi, sắp xếp theo trình tự trên xuống. 
Trong các ô cửa số thể hiện rõ mục đích để lấy giá trị đầu ra, cũng như 
đưa các giá trị đầu vào. 
39 
Hình 2.5. Cửa sổ lựa chọn mô hình tính toán VOF 
Hình 2.6. Cửa sổ lựa chọn chương trình tính toán VOF 
40 
Hình 2.7. Cửa sổ lựa chọn thông số pha 1 (pha không khí) 
Hình 2.8. Cửa sổ lựa chọn thông số pha 2 (pha không nước) 
41 
Hình 2.9. Cửa sổ lựa chọn thông số đầu vào nước 
Hình 2.10. Cửa sổ lựa chọn thông số đầu vào khí 
42 
Hình 2.11. Cửa sổ tổng hợp giá trị đầu vào nước và khí 
Hình 2.12. Cửa sổ lựa chọn kỹ thuật giải 
43 
Hình 2.13. Cửa sổ hiện thị trạng thái tính toán và tiêu chuẩn hội tụ 
Hình 2.14. Cập nhật điều kiện cho vòng tính toán đầu 
44 
Hình 2.15. Cửa sổ đưa số vòng lặp theo bước thời gian 
2.3. Phân tích kết quả tính toán mô phỏng 
Hình 2.16 mô tả kết quả tính toán mô phỏng chia lưới cho không gian 
tính toán và các điều kiện biên. 
Hình 2.16. Kết quả tính toán mô phỏng lưới chia của mô hình tính toán 
45 
Từ kết quả nhận được theo hình 2.16, nhận xét rằng: 
Các ô lưới có dạng tam giác, nghĩa là, thể tích hữu hạn dạng tứ diện với 
tổng số khoảng 1,1 triệu ô lưới thu được. 
Tại mỗi trường hợp tính toán khác nhau, phải xây dựng lại mô hình 
bằng cách, quay vỏ tàu trong không gian tính toán ứng một giá trị bất kỳ, 
đồng nghĩa việc thay đổi hướng chuyển động của tàu khác nhau. Điều này dẫn 
tới thực hiện việc chia lại lưới cho từng trường hợp này. 
2.3.1. Trường hợp tàu chuyển động thẳng 
Để thuận lợi cho việc phân tích các kết quả tính toán mô phỏng, xét 
trường hợp tàu chuyển động thẳng và vận tốc tàu Vt = 7,5 m/s, không xét tới 
ảnh hưởng của gió, nghĩa là Vgió = 0 m/s. 
Với điều kiện này, phân bố áp suất giữa hai mạn tàu thủy là gần như 
đối xứng, hay áp lực chất lỏng tác động lên vỏ tàu theo phương thẳng đứng 
bằng lực đẩy Ác-si-mét và cân bằng với trọng tải tàu, theo phương dọc trục 
chính là lực cản và theo phương ngang là bằng không. 
Để minh chứng cho tính đối xứng về phân bố áp suất hai mạn tàu thủy, 
nghiên cứu sinh đã tính toán mô phỏng áp dụng cho một đường nước với 
cùng giá trị đầu vào, kết quả nhận được mô tả theo hình 2.17 và hình 2.18. 
 Hình 2.17. Kết quả tính toán mô phỏng phân bố áp suất 
hai bên mạn tàu (xét phần tiếp xúc với nước) 
46 
Hình 2.18. Kết quả tính toán mô phỏng cho đường nước khảo sát: 
a) Phân bố áp suất; b) hệ số áp suất. 
Phân tích kết quả hình 2.18, nhận xét rằng: Phân bố áp suất, đặc biệt 
giá trị hệ số áp suất giữa hai bên của đường nước là gần như giống nhau. 
2.3.2. Trường hợp tàu thay đổi hướng chuyển động 
2.3.2.1. Kết quả tính toán mô phỏng cho bài toán 2D 
Với mỗi đường nước (cụ thể xét 3 đường nước khảo sát đặc trưng, 
đường số 2, số 5 và số 7, mô tả theo hình 2.2), nghiên cứu sinh sẽ tính toán 
mô phỏng giá trị phân bố áp suất và hệ số áp suất hai bên mạn tàu. Giá trị cụ 
thể được biểu diễn tương ứng cột mầu bên trái mỗi hình tương ứng. 
Từ kết quả này, xác định được lực gia thêm theo các phương. Sau đó 
tổng hợp trên nhiều đường nước khác nhau, để đưa ra được giá trị cho toàn vỏ 
tàu. Với cách thức này, đơn giản hơn và khối lượng tính toán được chia nhỏ, 
do đó cấu hình máy tính phục vụ tính toán không quá cao. 
Để tính toán mô phỏng 3 đường nước khảo sát này, khi tính toán mô 
phỏng chi tiết cho đường nước, với cùng điều kiện đầu, cụ thể: 
- Thay đổi hướng chuyển động: θ = 0050, θ = 0200 và θ = 0300; 
- Thay đổi lần lượt vận tốc tàu là: Vt = 4,5 m/s và Vt = 7,5 m/s. 
 Kết quả tính toán mô phỏng giá trị phân bố áp suất và hệ số áp suất đối 
với 3 đường nước này được thể hiện chi tiết từ hình 2.19 đến hình 2.26. 
47 
Hình 2.19. Kết quả tính toán mô phỏng đường nước số 2 khi Vt = 4,5 m/s, 
thay đổi θ là 0050 và 0200: a) Phân bố áp suất; b) Phân bố hệ số áp suất 
48 
Hình 2.20. Kết quả tính toán mô phỏng đường nước số 2 khi Vt = 7,5 m/s, 
thay đổi θ là 0050 và 0200: a) Phân bố áp suất; b) Phân bố hệ số áp suất 
Hình 2.21. Kết quả tính toán mô phỏng đường nước số 5 khi Vt = 4,5 m/s, 
thay đổi θ là 0050 và 0200: a) Phân bố áp suất; b) Phân bố hệ số áp suất 
49 
Hình 2.22. Kết quả tính toán mô phỏng đường nước số 5 khi Vt = 7,5 m/s, 
thay đổi θ là 0050 và 0200: a) Phân bố áp suất; b) Phân bố hệ số áp suất 
50 
Hình 2.23. Kết quả tính toán mô phỏng đường nước số 7 khi Vt = 4,5 m/s, 
thay đổi θ là 0050 và 0200: a) Phân bố áp suất; b) Phân bố hệ số áp suất 
Hình 2.24. Kết quả tính toán mô phỏng đường nước số 7 khi Vt = 7,5 m/s, 
thay đổi θ là 0050 và 0200: a) Phân bố áp suất; b) Phân bố hệ số áp suất 
51 
Hình 2.25. Kết quả tính toán mô phỏng phân bố áp suất 
của đường nước số 2, khi giá trị Vt thay đổi, với θ = 0300 
52 
Hình 2.26. Kết quả tính toán mô phỏng phân bố hệ số áp suất 
của đường nước số 2, khi giá trị Vt thay đổi, với θ = 0300 
 Phân tích kết quả tính toán mô phỏng, nhận xét rằng: 
 - Cùng giá trị vận tốc của tàu (Vt = 4,5 m/s), nhưng khi thay đổi hướng 
chuyển động, thì xuất hiện chênh lệch áp suất hai bên mạn tàu. Rõ ràng, kết 
quả khi thay đổi hướng chuyển động lớn (chẳng hạn θ = 0300), thì độ chênh 
lệch áp suất giữa hai mạn tàu là rõ rệt, lớn hơn rất nhiều so với trường hợp 
thay đổi hướng chuyển động nhỏ (chẳng hạn θ = 0050). 
- Khi thay đổi vận tốc tàu có giá trị lớn (chẳng hạn Vt = 7,5 m/s), thay 
đổi hướng chuyển động, đặc biệt tình hướng khẩn cấp thay đổi hướng chuyển 
động lớn, dẫn đến nguy cơ mất an toàn hàng hải tăng lên. 
Trên cơ sở này, thực tiễn quá trình điều động tàu, việc thay đổi hướng 
chuyển động, tiến hành từng bước phù hợp điều kiện thực tế để tránh nguy cơ 
rủi ro này. Như vậy, việc tính toán mô phỏng trước bài toán giả định này, sẽ 
góp phần minh chứng một cách tường minh nguy cơ mất an toàn hàng hải do 
tác động của lực gia thêm lên tàu thủy khi thay đổi hướng chuyển động. 
2.3.2.2. Kết quả tính toán mô phỏng cho bài toán 3D 
Với bài toán 3D cho hai pha chất lỏng bao gồm nước (không nén được) 
và không khí (nén được), do đó tồn tại mặt thoáng giữa hai vùng [12], [36], 
53 
[42], [43]. Điều này dẫn tới khối lượng tính toán khá lớn và đòi hỏi cấu hình 
máy tính rất cao, thời gian tính toán dài. 
Với các điều kiện đầu vào tương tự bài toán 2D, nhưng kết quả tính 
toán sẽ tường minh hơn so với bài toán 2D, cho kết quả phân bố áp suất trên 
toàn biên dạng vỏ tàu thủy, đưa ra lực gia thêm theo phương khác nhau, phân 
bố pha nước và khí sẽ cho hình dạng mặt thoáng tương ứng. 
Dưới đây thể hiện chi tiết kết quả tính toán cho một số trường hợp, mô tả 
cụ thể từ hình 2.27 đến hình 2.33. 
Khi thay đổi hướng chuyển động của tàu là θ = 0200. 
Hình 2.27. Kết quả tính toán mô phỏng phân bố áp suất 
trên vỏ tàu, khi thay đổi θ = 0200, Vt = 7,5 m/s 
Giá trị áp suất tác động lên vỏ tàu phần mạn khô chính là áp suất khí 
quyển (khoảng 9,5.104 N/m2), phần dưới nước biến thiên theo hình vẽ. 
Để thấy rõ hơn ý nghĩa bài toán 2 pha (nén được và không nén được), 
kết quả phân bố pha trên vỏ tàu mô tả theo hình 2.28. 
54 
Hình 2.28. Kết quả tính toán mô phỏng phân bố pha khí 
trên vỏ tàu, khi thay đổi θ = 0200, Vt = 7,5 m/s 
Với kết quả này cho hình dạng mặt thoáng, từ đó có thể nghiên cứu ảnh 
hưởng của sóng tới bài toán động lực học dòng chảy bao tàu,... Tuy nhiên 
mục tiêu chính là xác định lực gia thêm tác động lên vỏ tàu theo các phương, 
khi thay đổi hướng chuyển động của tàu. 
Để giải quyết được vấn đề này, cần xác định được áp suất tác động lên 
tàu và nếu chưa tính tới ảnh hưởng của gió, cần tính toán cho phần vỏ tàu 
dưới nước. 
Khi tàu chuyển động thẳng, thì phân bố áp suất giữa hai mạn là gần như 
đối xứng, nhưng khi thay đổi hướng hướng chuyển động θ = 0200, thì giá trị 
này chênh lệch khá lớn, đặc biệt là phần mũi tàu. 
Kết quả tính toán mô phỏng thể hiện rõ giá trị tương ứng trên ô cột mầu 
của hình 2.29. 
55 
Hình 2.29. Kết quả phân bố áp suất phần vỏ tàu chìm dưới nước, 
khi thay đổi θ = 0200, Vt = 7,5 m/s: a) Mạn phải; b) Mạn trái 
Sau khi có kết quả phân bố áp suất này, ứng dụng CFD với phần mềm 
Fluent-Ansys xác định: 
Lực tác động gia thêm với giá trị hiển thị trên hình 2.30, giá trị mô men 
tác động trên hình 2.31 và tâm áp suất tác động lên vỏ tàu trên hình 2.32, hiển 
thị theo các phương khác nhau. 
Hình 2.30. Kết quả xác định lực tác động lên vỏ tàu theo các phương 
56 
Hình 2.31. Kết quả xác định mô men tác động lên vỏ tàu theo các phương 
Hình 2.32. Kết quả xác định tâm áp suất tác động lên vỏ tàu theo các phương 
Do kết quả tính toán khá lớn, bằng phương pháp tính toán mô phỏng 
tương tự, trong các trường hợp sau tập trung thể hiện phân bố áp suất trên vỏ 
tàu phần chìm dưới nước và trị số lực gia thêm. 
57 
Hình 2.33. Kết quả phân bố áp suất phần vỏ tàu chìm dưới nước, 
khi thay đổi θ = 0200, Vt = 4,5 m/s: a) Mạn phải; b) Mạn trái 
Tương tự, kết quả tính toán mô phỏng phân bố áp suất trên hai mạn vỏ 
tàu, phần chìm dưới nước, với tốc độ tàu thay đổi Vt = 4,5 m/s và Vt = 7,5 
m/s, được mô tả chi tiết từ hình 2.34 đến hình 2.36. 
58 
Hình 2.34. Kết quả tính toán mô phỏng phân bố áp suất mạn phải 
và mạn trái vỏ tàu phần chìm dưới nước, khi thay đổi θ = 0150: 
 a, b) Vt = 4,5 m/s; c, d) Vt = 7,5 m/s 
Hình 2.35. Kết quả tính toán mô phỏng phân bố áp suất mạn phải 
và mạn trái vỏ tàu phần chìm dưới nước, khi thay đổi θ = 0100: 
 a, b) Vt = 4,5 m/s; c, d) Vt = 7,5 m/s 
59 
Hình 2.36. Kết quả phân bố áp suất mạn phải và mạn trái 
vỏ tàu phần chìm dưới nước, khi thay đổi θ = 0050: 
 a, b) Vt = 4,5 m/s; c, d) Vt = 7,5 m/s 
 Từ kết quả nhận được theo hình 2.34 đến hình 2.36, nhận xét rằng: 
- Các giá trị phân bố áp suất mạn phải và mạn trái vỏ tàu phần chìm 
dưới nước của mỗi trường hợp đều được thể hiện chi tiết tương ứng ô cột màu 
nằm bên trái mỗi hình tương ứng. 
- Khi thay đổi hướng chuyển động của tàu càng lớn, thì phân bố áp suất 
bên hai mạn của vỏ tàu phần chìm dưới nước cũng thay đổi mạnh và tăng 
theo. 
60 
2.4. Kết luận chương 2 
Chương 2 tập trung tính toán mô phỏng đối với bài toán 2D và 3D áp 
dụng cho từng trường hợp cụ thể, hoàn toàn cho phép xác định được lực gia 
thêm, mô men theo