Luận án Ứng dụng phương pháp tính toán động lực học lưu chất (CFD) trong tối ưu hóa hình dạng mũi tàu quả lê

hình 3D của tàu nghiên cứu thƣờng đƣợc xây dựng trong các phần mềm CAD 
thông dụng nhƣ AutoCad, Rhino...và đƣợc lƣu dƣới dạng file.STL (stereolithography) 
mô tả bề mặt đối tƣợng ở dạng lƣới tam giác để đƣa vào tính trong các phần mềm 
CFD. Mặc dù mô hình 3D có ảnh hƣởng lớn đến độ chính xác của kết quả tính toán 
nhƣng do việc xây dựng chính xác mô hình 3D của các vật thể hình học có hình dạng 
phức tạp nhƣ bề mặt vỏ tàu thủy thƣờng không đơn giản nên nhƣ đã nhận xét 
trong các phần trên, hầu hết các nghiên cứu hiện nay đều sử dụng chung mô hình 3D 
của các mẫu tàu đã có, không đề cập đến cách thức xây dựng, cũng nhƣ kiểm tra về độ 
chính xác của mô hình. Riêng trong luận án này, NCS xây dựng mô hình hình học 3D 
của tàu tính toán trong phần mềm thiết kế tàu thông dụng AutoShip nhằm lợi dụng 
tính năng của phần mềm trong việc kiểm tra đô chính xác và các tính năng cần thiết 
của mô hình tàu đã xây dựng. 
2.2.2.1. Xây dựng mô hình 3D của tàu tính toán trong phần mềm AutoShip 
 Quá trình xây dựng mô hình hình học 3D của tàu tính toán trong AutoShip sẽ đƣợc 
bắt đầu từ hình ảnh mặt cắt ngang của tàu đã cho, cụ thể nhƣ sau [32]. 
(1) Nhập bản vẽ đƣờng hình vào phần mềm AutoShip 
 Dùng máy quét bản vẽ mặt cắt ngang gốc của tàu tính toán, trong trƣờng hợp này 
là tàu FAO 75, sau đó đƣa ảnh quét đƣợc vào phần mềm AutoCad hoặc AutoShip 
và dựa theo ảnh này dựng lại các đƣờng cong hình dạng mặt cắt ngang tàu (Hình 2.7). 
Hình 2.7. Xây dựng lại bản vẽ mặt cắt ngang tàu FAO 75 
51 
(2) Xây dựng bề mặt vỏ tàu 
 Từ bản vẽ mặt cắt ngang đã dựng, tiến hành xây dựng và chỉnh trơn bề mặt vỏ tàu 
bằng cách di chuyển các điểm control nằm trên các hàng và các cột của bề mặt vỏ tàu 
vẽ đƣợc cho đến khi các đƣờng sƣờn, đƣờng cắt dọc, đƣờng nƣớc của đƣờng hình tàu 
đang vẽ đƣợc trơn đều và đảm bảo đƣợc độ chính xác yêu cầu (Hình 2.8). 
 Hình 2.8. Hiệu chỉnh các hàng và cột của mặt vỏ tàu để chỉnh trơn 
 Hình 2.9 là hình ảnh mô phỏng của mẫu tàu FAO 75 trong phàn mềm AutoShip 
Hình 2.9. Mô hình 3D của tàu FAO 75 trong phần mềm AutoShip 
52 
(3) Kiểm tra độ chính xác của mô hình 3D 
 Mô hình tàu 3D cuối cùng phải đảm bảo trơn đều và đạt độ chính xác yêu cầu 
trên cơ sở đảm bảo độ sai lệch giữa giá trị các thông số hình học của mô hình 3D xuất 
từ phần mềm AutoShip (Hình 2.10) và của tàu mẫu nằm trong giới hạn cho phép 3% 
nhƣ đối với các bài toán kỹ thuật thông thƣờng. 
Hình 2.10. Kiểm tra các thông số hình học của mô hình 3D tàu FAO 75 
 Bảng 2.4 trình bày kết quả so sánh giá trị các thông số hình học của mô hình tàu 
xuất từ AutoShip (Hình 2.10) với các thông số hình học của tàu FAO 75 (Bảng 2.3) 
cho thấy sai lệch giữa các giá trị đều nằm trong phạm vi 2%. 
Bảng 2.4. So sánh thông số mô hình tàu FAO 75 dựng trong Autoship và tàu thật 
TT Các thông số 
Kí 
hiệu 
Đơn 
vị 
Mẫu 
tàu 
FAO 75 
Mô hình 
tàu trong 
AutoShip 
Sai 
lệch 
(%) 
1 Chiều dài đƣờng nƣớc thiết kế LWL m 44.200 44.146 0.12 
2 Chiều rộng đƣờng nƣớc thiết kế B m 10.36 10.36 0.00 
3 Chiều chìm trung bình Ttb m 4.57 4.57 0.00 
4 Thể tích chiếm nƣớc  m
3
 1111.0 1098.7 1.11 
5 Trọng lƣợng chiếm nƣớc tấn 1130.0 1127.2 0.25 
6 Hoành độ tâm nổi LCB m -0.486 -0.483 0.62 
7 Hệ số đầy thể tích CB - 0.524 0.524 0.00 
8 Hệ số đầy lăng trụ dọc CP - 0.580 0.587 -1.20 
9 Diện tích mặt ƣớt  m
2
 598.00 590.26 -1.29 
53 
2.2.2.2. Tính sơ bộ sức cản tàu trong môi trường phần mềm XFlow 
 Nhập mô hình tàu FAO 75 dƣới định dạng file STL đã xây dựng vào môi trƣờng 
tính của phần mềm XFlow thông qua lệnh nhập thông thƣờng nhƣ các phần mềm khác. 
Sau khi nhập xong mô hình 3D, thiết lập các thông số mô phỏng hay gọi là các thông 
số đầu vào của bài toán CFD nhƣ kích thƣớc miền tính, các điều kiện biên, mô hình 
rối, các thông số của dòng chảyđể thực hiện quá trình tính sức cản của mô hình tàu. 
Do phần mềm XFlow đƣợc thiết kế dƣới dạng menu lệnh để nhập giá trị các thông số 
đầu vào ngay trên màn hình, việc sử dụng phần mềm này khá đơn giản (Hình 2.11). 
Ngoài ra, khác với các phần mềm CFD khác, XFlow tự động điều chỉnh kết quả tính 
theo tỷ lệ mô hình [54], nên khi chọn tỷ lệ vẽ mô hình bằng đúng tỷ lệ thử nghiệm 
1:24 sẽ cho phép so sánh trực tiếp kết quả tính sức cản xuất từ XFlow và kết quả thử 
mô hình mà không phải tính chuyển kết quả từ mô hình sang tàu thật nhƣ cách làm 
thông thƣờng. 
Hình 2.11. Mô hình 3D của tàu FAO 75 trong phần mềm XFlow 
 Thực tế cho thấy, với mô hình tàu đã nhập, cùng với các thông số môi trƣờng tính 
đầy đủ và hợp lệ thì XFlow luôn tính và xuất đƣợc kết quả tính sức cản của mô hình. 
Tuy nhiên do các thông số mô phỏng ảnh hƣởng rất lớn đến kết quả tính sức cản nên 
nếu không xác định đƣợc các giá trị phù hợp của thông số này với mô hình tàu đang 
tính thì kết quả tính sức cản sẽ có độ chính xác thấp và nhiều khi khác xa số liệu thực 
nghiệm. Do đó để đảm bảo đƣợc độ chính xác của kết quả tính sức cản khi tối ƣu mũi 
quả lê, trƣớc tiên cần đặt vấn đề xác định các thông số mô phỏng chính phù hợp tàu 
đang tính, gồm kích thƣớc miền tính, điều kiện biên và các thông số của mô hình rối. 
54 
2.2.3. Xác định các thông số mô phỏng phù hợp với tàu cụ thể 
2.2.3.1. Xác định kích thước không gian miền tính phù hợp với tàu tính toán 
 Trong mô phỏng số, rất khó mô phỏng toàn bộ không gian khảo sát mà thƣờng 
chỉ chọn vùng không gian hay còn gọi là miền tính toán, là khoảng không gian xung 
quanh thân tàu và đƣợc giới hạn bởi các điều kiện biên để thực hiện quá trình mô 
phỏng [38]. Kích thƣớc miền tính, cũng nhƣ vị trí các điều kiện biên ảnh hƣởng lớn 
đến kết quả tính vì nếu chọn miền tính quá nhỏ, thời gian giải tuy nhanh nhƣng có thể 
không chính xác do ảnh hƣởng của các hiệu ứng thành biên hoặc tƣơng tác giữa thân 
tàu – nƣớc gây ra, ngƣợc lại nếu không gian miền tính quá lớn, thời gian mô phỏng và 
tính toán sẽ rất lâu và yêu cầu máy tính phải có cấu hình đủ mạnh do số phần tử của 
lƣới chia là quá lớn. Thông thƣờng, khi giải các bài toán về CFD nói chung và tính 
sức cản tàu nói riêng thƣờng sử dụng các biên xác định không gian miền tính có tên 
đặt cụ thể nhƣ sau: 
- Biên đầu vào : Inlet 
- Biên đầu ra : Outlet 
- Biên đáy : Bottom 
- Biên hai bên phải và trái : Side 
 Ngoài ra còn có các biên dùng để xác định vị trí của tàu trong không gian tính toán 
nhƣ các biên đặt tại mặt phẳng đối xứng tàu (MidPlane), đặt tại bề mặt vỏ tàu (Wall), 
tại mặt thoáng (Air) nhƣ mô tả trên Hình 2.12. 
Hình 2.12. Các kích thƣớc và vị trí các biên của không gian miền tính 
55 
 Nhận xét thấy, khi tăng các kích thƣớc của không gian miền tính đến vị trí mà 
các thành biên không còn ảnh hƣởng đến quá trình mô phỏng trƣờng dòng bao quanh 
tàu thì các kết quả tính sức cản sẽ ổn định và không thay đổi cho dù có tăng thêm 
kích thƣớc. Từ đó có thể xác định miền tính phù hợp là miền tính có các kích thƣớc là 
nhỏ nhất, cùng với kết quả tính sức cản ổn định và không thay đổi khi tăng thêm các 
kích thƣớc. Tham khảo phƣơng pháp tính trong [32], NCS tiến hành xác định các 
kích thƣớc không gian miền tính sức cản phù hợp với loại tàu đang tính gồm các bƣớc 
cụ thể nhƣ sau [38]: 
(1) Lựa chọn sơ bộ các kích thƣớc không gian miền tính toán 
 Trƣớc tiên, lựa chọn sơ bộ các kích thƣớc của miền tính để thực hiện tính sức cản. 
Thông thƣờng, các kích thƣớc miền tính trong bài toán tính sức cản bằng CFD thƣờng 
xác định dựa theo chiều dài hai trụ Lpp hoặc chiều dài lớn nhất LOA của mô hình tàu 
nhƣ đề nghị trong một số khuyến cáo của các nhà nghiên cứu đƣợc giới thiệu 
trong Bảng 2.5. Có thể nhận thấy kích thƣớc miền tính theo các khuyến cáo khác nhau 
cho từng loại tàu. 
Bảng 2.5. Các khuyến nghị về các kích thƣớc của không gian miền tính 
Các khuyến cáo 
Phạm vi 
áp dụng 
Các kích thƣớc của không gian miền tính, m 
Inlet Outlet Top Bottom Side 
Hội nghị quốc tế về 
bể thử ITTC 2011 [38] 
Tàu 
chở hàng 
LOA 5LOA 0.5LOA 2LOA 2LOA 
Lê Văn Toàn [53] Tàu cá vỏ gỗ 2Lpp 4Lpp Lpp Lpp 2Lpp 
Yigit Kemal Demiret 
và các cộng sự [39] 
Các loại tàu 1.5Lpp 2.5Lpp 1.5Lpp 2.5Lpp 2.5Lpp 
 Trên cơ sở ba khuyến cáo đã có, lựa chọn phƣơng án kích thƣớc miền tính đầu tiên 
có chiều dài khoảng không gian phía trƣớc tàu là 2Lpp, không gian phía sau tàu là 3Lpp, 
còn khoảng cách đến đỉnh, đáy và hai bên mạn đều lấy bằng Lpp giống các khuyến cáo. 
(2) Xây dựng các phƣơng án kích thƣớc không gian miền tính 
 Từ phƣơng án đầu tiên, tiến hành xây dựng các phƣơng án kích thƣớc miền tính 
trên cơ sở thay đổi một kích thƣớc và giữ nguyên các kích thƣớc khác của miền tính, 
trong đó chia các nhóm trƣờng hợp tính toán (1, 2, 3); (4, 5, 6) và (7, 8, 9) để khảo sát 
ảnh hƣởng của các vị trí biên Inlet, Outlet và Side đối với dòng lƣu chất (Bảng 2.6). 
Riêng biên Top và Bottom giữ không đổi do giá trị theo các khuyến nghị giống nhau. 
56 
Bảng 2.6. Các phƣơng án kích thƣớc không gian miền tính 
Phƣơng án 
tính toán 
Các kích thƣớc không gian miền tính toán 
Inlet Outlet Top Bottom Side 
1 Lpp 3Lpp Lpp Lpp 2Lpp 
2 1.5Lpp 3Lpp Lpp Lpp 2Lpp 
3 2Lpp 3Lpp Lpp Lpp 2Lpp 
4 2Lpp 5Lpp Lpp Lpp 2Lpp 
5 2Lpp 4Lpp Lpp Lpp 2Lpp 
6 2Lpp 3Lpp Lpp Lpp 2Lpp 
7 2Lpp 3Lpp Lpp Lpp 2Lpp 
8 2Lpp 3Lpp Lpp Lpp 1.5Lpp 
9 2Lpp 3Lpp Lpp Lpp Lpp 
(3) Tính sức cản cho từng phƣơng án kích thƣớc không gian miền tính đã xây dựng 
 Sử dụng XFlow ƣớc tính sức cản tổng của tàu RT cho các phƣơng án kích thƣớc 
xây dựng ở mớn nƣớc thiết kế và nhận đƣợc kết quả tính nhƣ trình bày trong Bảng 2.7. 
Bảng 2.7. Giá trị sức cản tổng RT (KG) ở các phƣơng án kích thƣớc miền tính 
Phƣơng án 
tính toán 
Các kích thƣớc không gian miền tính 
Inlet Outlet Top Bottom Side 
1 6382.02 
2 6381.38 
3 6381.38 
4 6381.93 
5 6381.24 
6 6381.24 6381.35 
7 6381.36 
8 6378.23 
9 6367.21 
(4) Lựa chọn phƣơng án kích thƣớc không gian miền tính phù hợp 
 Từ kết quả tính trong Bảng 2.7, chọn phƣơng án miền tính phù hợp với tàu đang 
tính tƣơng ứng với kích thƣớc nhỏ nhất và kết quả tính sức cản ổn định không thay đổi 
57 
 Với tàu đang tính có thể nhận đƣợc các kích thƣớc của miền tính phù hợp với nó 
gồm chiều dài của khoảng không gian phía trƣớc tàu là 2Lpp, không gian sau tàu là 
3Lpp, còn các khoảng cách đến đỉnh, đáy và hai mạn lấy bằng nhau là Lpp nhƣ mô tả 
ở Hình 2.13. Nhận xét thấy, so với đề nghị của ITTC 2011 áp dụng cho các tàu chở 
hàng thông thƣờng, vị trí biên inlet nằm xa hơn để tránh ảnh hƣởng của hệ thống sóng 
mũi vì tàu tính toán thuộc loại chạy chậm, thân ống ngắn nên hệ thống sóng mũi tàu 
mạnh hơn tàu chở hàng. Còn kích thƣớc miền tính toán đối với tàu nghiên cứu theo 
chiều dọc phía sau đuôi tàu lớn hơn so với phía trƣớc mũi để có thể nắm bắt đƣợc các 
con sóng do thân tàu tạo ra. Kết quả tính cho thấy có thể chọn chiều dài khoảng không 
gian trƣớc tàu bằng 1.5Lpp tuy nhiên để tính ảnh hƣởng của sự thay đổi chiều dài quả 
lê nên chọn bằng 2Lpp. 
Hình 2.13. Kích thƣớc không gian miền tính phù hợp với tàu tính toán 
 Hình 2.14 mô tả hình ảnh tàu FAO 75 và vị trí các biên trong phần mềm XFlow 
Hình 2.14. Kích thƣớc không gian miền tính phù hợp tàu FAO 75 trong XFlow 
58 
2.2.3.2. Xác lập các điều kiện biên 
 Từ các kích thƣớc xác định của không gian miền tính phù hợp loại tàu đang tính, 
xem tàu đứng yên và dòng lƣu chất chảy vào thân tàu với vận tốc bằng vận tốc tàu, 
thiết lập các điều kiện tƣơng ứng các biên của bài toán tính sức cản nhƣ sau [24], [54]. 
(1) Biên đầu vào (Inlet) 
 Biên Inlet đƣợc đặt tại vị trí đủ xa phía trƣớc tàu nhằm đảm bảo dòng vào không bị 
hỗn loạn bởi tác dụng của dòng đối lƣu và nhiễu xạ do tƣơng tác tàu – nƣớc gây ra, 
tránh làm sai lệch thông tin vận tốc, áp suất của dòng vào và phản ánh đúng bản chất 
dòng chất lỏng chảy thẳng đều đến tàu khi xem tàu đứng yên, dòng nƣớc chuyển động. 
Do đó đặt tại biên Inlet dòng không nhiễu, chạy vuông góc mặt biên và hƣớng về 
cửa ra với vận tốc theo hƣớng dọc bằng vận tốc tàu và hai thành phần vận tốc còn lại 
bằng 0. Theo mô hình tính nhƣ trên, giá trị vận tốc dòng vào tại biên Inlet sẽ đƣợc gán 
cố định, kéo theo đó là áp suất không đổi, dòng đối lƣu bằng không, dòng nhiễu xạ 
bằng không. Để vị trí biên Inlet thỏa mãn đƣợc các vấn đề nêu trên ở các giá trị vận 
tốc khác nhau, lấy giá trị vận tốc dòng vào UF bằng vận tốc tàu U làm cơ sở để xác 
định vị trí biên Inlet cho tất cả giá trị vận tốc còn lại của dòng lƣu chất đang tính. 
 UF = U ; 
n
p


 = 0 (2.19) 
(2) Biên đầu ra (Outlet) 
 Điều kiện Neuman đƣợc đƣa vào mặt của đầu ra và vị trí của biên đầu ra – Outlet 
xác định trên cơ sở thỏa mãn điều kiện dòng tại biên giống với dòng xa vô cùng, 
tức là: 
 UF = U ; p = p (2.20) 
 Đặc điểm rõ nhất để có thể nhận biết đƣợc vị trí biên Outlet kết thúc không gian 
miền tính toán là tại đó phân bố trƣờng áp suất và trƣờng vận tốc dòng không thay đổi. 
(3) Biên tại đỉnh (Top) 
 Vị trí biên Top xác định trên cơ sở đảm bảo điều kiện áp suất và vận tốc nhƣ sau: 
n
U F


 = 0 ; 
n
p


 = 0 (2.21) 
59 
(4) Biên tại đáy (Bottom) 
 Vị trí biên đáy đƣợc xác định trên cơ sở thỏa mãn điều kiện dòng lƣu chất tại đây 
có tính chất là dòng xa vô cùng, tức thỏa mãn đƣợc điều kiện sau: 
n
U F


 = 0 ; 
n
p


 = 0 (2.22) 
(5) Biên hai bên mạn (Side) 
 Vị trí biên ở hai bên mạn cũng đƣợc tính chọn tƣơng tự nhƣ đối với biên đáy tàu, 
với vị trí biên Side nằm cách mạn (tại vị trí rộng nhất của mạn tàu) khoảng bằng Lpp. 
(6) Vị trí biên mặt phẳng đối xứng dọc tàu (MidPlane) 
 Mô hình tàu đối xứng cả về phƣơng diện hình học và vật lý nên để giảm độ lớn 
của mô hình và khối lƣợng tính toán chỉ cần thực hiện mô phỏng trên 1/2 mô hình, 
do vậy sẽ xuất hiện thêm biên MidPlane đặt tại mặt phẳng đối xứng dọc tàu (Oxz). 
(7) Vị trí biên tại vỏ tàu (Hull) 
 Vỏ tàu trong bài toán mô phỏng dòng chảy bao tàu đƣợc coi là thành cứng (wall), 
do đó áp đặt hai kiểu điều kiện tại tƣờng cứng vào đây, trong đó kiểu đơn giản nhất 
là điều kiện không trƣợt (no slip), tức tất cả thành phần vận tốc dòng chảy đều bằng 0. 
 UF = 0 ; 
n
p


 = 0 (2.23) 
 Các điều kiện biên của bài toán tính sức cản đƣợc trình bày trong Bảng 2.8. 
Bảng 2.8. Các điều kiện biên trong mô hình tính của tàu tính toán 
Tên điều 
kiện biên 
Dạng 
điều kiện biên 
Vận tốc 
UF 
Áp suất 
p 
Ghi chú 
Inlet Mặt phẳng UF = U p/n = 0 Lƣu lƣợng nƣớc 
Outlet Mặt phẳng UF = U p = p Áp suất khí quyển 
Top Mặt phẳng UF/n = 0 p/n = 0 Trƣợt (slip) 
Sides Mặt phẳng UF/n = 0 p/n = 0 Trƣợt (slip) 
Bottom Mặt phẳng UF/n = 0 p/n = 0 Trƣợt (slip) 
Hull Không trƣợt (no slip) UF = 0 p/n = 0 Thân tàu là tƣờng cứng (wall) 
MidPlane Mặt phẳng đối xứng Đối xứng Mặt phẳng đối xứng 
60 
2.2.3.3. Xác định các thông số của mô hình rối phù hợp với tàu tính toán 
 Nhƣ đã biết, khi mô phỏng bằng mô hình rối SST k- cần xác định các thông số 
chính của mô hình gồm hệ số động năng rối k và tốc độ khuếch tán động năng rối . 
Những đại lƣợng này thƣờng đƣợc xác định theo thực nghiệm, tuy nhiên trong các 
nghiên cứu lý thuyết, có thể xác định chúng dựa theo các công thức sau [34]: 
 k = 2FUI
2
3
 (2.24) 
  = 10
pp
F
L
U
 (2.25) 
trong đó: I - cƣờng độ rối là đại lƣợng không thứ nguyên và có thể xác định theo 
 các số liệu kinh nghiệm sau. 
 I 0.01 : áp dụng cho các tàu chạy chậm. 
 I = (0.01 ÷ 0.10) : áp dụng cho các tàu chạy trung bình. 
 I ≥ 0.10 : áp dụng cho tàu chạy nhanh. 
 Hoặc có thể tham khảo số liệu áp dụng cho tàu cá vỏ gỗ cỡ nhỏ của 
 Việt Nam nhƣ sau [53]: 
 I = 0.050 với giá trị số Fn ≥ 0.3 
 I = 0.035 với giá trị số Fn < 0.3 
 UF - vận tốc dòng lƣu chất tại điểm xét, lấy bằng vận tốc tàu U, m/s. 
 Lpp - chiều dài hai đƣờng vuông góc của tàu, m. 
 Thực tế cho thấy, giá trị các hệ số này ảnh hƣởng lớn đến kết quả tính sức cản 
tàu, nhƣng khi tìm hiểu các công trình nghiên cứu có liên quan NCS nhận thấy hầu 
nhƣ không tác giả nào trình bày rõ giá trị các hệ số của mô hình rối khi thực hiện mô 
phỏng. Việc ƣớc đoán các giá trị nêu trên đòi hỏi ngƣời nghiên cứu cần phải có kinh 
nghiệm, khả năng phân tích sao cho sát với mô hình toán trong từng trƣờng hợp tính 
toán cụ thể. Do đó để đảm bảo kết quả ƣớc tính sức cản tàu đang tính đạt đƣợc độ 
chính xác cần thiết NCS tham khảo phƣơng pháp tính của ngƣời hƣớng dẫn trình bày 
trong [32] để xác định giá trị các thông số của mô hình rối phù hợp với đặc điểm hình 
học của tàu đang tính. 
61 
 Quá trình tính toán xác định các thông số của mô hình rối phù hợp với tàu tính 
toán gồm các bƣớc cụ thể nhƣ sau [32], [38], [54]: 
(1) Cho trƣớc một số giá trị cƣờng độ rối I nằm trong phạm vi thay đổi đã nêu ở trên, 
và dựa trên cơ sở đó tính sơ bộ giá trị hệ số động năng rối k theo công thức (2.6) và 
giá trị tốc độ khuếch tán động năng rối  theo công thức (2.7) để tính sức cản tàu. 
Trong trƣờng hợp mẫu tàu đang tính toán thuộc nhóm tàu chạy tốc độ trung bình, 
chọn sơ bộ các giá trị cƣờng độ rối I nằm trong phạm vi (0.01 ÷ 0.10) để tính toán. 
(2) Với các kích thƣớc miền tính và các điều kiện biên đã xác định trong các phần 
trên, cùng các phƣơng án giá trị các hệ số k,  đã tính ở trên, sử dụng phần mềm 
XFlow để tính toán và đánh giá ảnh hƣởng của các đại lƣợng này đến kết quả tính 
sức cản. 
(3) Xác định phƣơng án các thông số mô hình rối phù hợp là phƣơng án có sai lệch 
giữa kết quả tính sức cản từ XFlow và từ thử mô hình nằm trong giới hạn cho phép. 
 Bảng 2.9 là kết quả tính sức cản từ XFlow của tàu FAO 75 ở các phƣơng án giá 
trị thông số mô hình rối khác nhau ở tốc độ thiết kế và trong trƣờng hợp thử nghiệm I. 
Bảng 2.9. Kết quả tính sức cản ở các phƣơng án tham số mô hình rối tàu FAO 75 
FAO 75: Lpp = 44.2 m ; U = 15 hl/h = 7.71 m/s ; Rtn = 15743.9 KG 
I 0.01 0.03 0.05 0.052 0.054 0.056 0.058 0.06 0.07 0.08 0.10 
k 0.009 0.080 0.223 0.241 0.260 0.280 0.300 0.321 0.437 0.571 0.892 
 0.240 0.080 0.048 0.046 0.044 0.043 0.041 0.040 0.034 0.030 0.024 
RXF (KG) 13016.2 14061.2 14523.3 15543.5 16241.5 16674.7 16832.4 17854.3 17976.4 16816.8 18244.2 
 R (%) -17.33 -10.69 -7.75 -1.27 3.16 5.91 6.91 13.40 14.18 6.81 15.88 
 Từ những kết quả tính đƣợc ở bảng 2.9 có thể chọn phƣơng án thông số mô hình rối 
phù hợp nhất đối với loại tàu đang nghiên cứu là I = 0.052, k = 0.241,  = 0.046. 
Một cách tổng quát, có thể chọn giá trị cƣờng độ rối I trong phạm vi (0.052 ÷ 0.054) 
và từ giá trị này có thể tính giá trị các thông số mô hình rối theo các công thức đã có. 
Theo NCS, kết quả này cũng là một trong những đóng góp khá quan trọng của luận án 
khi ứng dụng lý thuyết CFD trong giải quyết các bài toán thủy động lực học cho những 
mẫu tàu cá vỏ thép có đặc điểm hình học và kích thƣớc phù hợp nghề cá Việt Nam. 
Với kết quả này, có thể nhận đƣợc kết quả tính sức cản bằng phƣơng pháp CFD cho 
những mẫu tàu có đặc điểm hình học tƣơng tự có độ chính xác và độ tin cậy cao. 
62 
 Cũng từ kết quả tính toán trên có thể rút ra các nhận xét sau: 
- Giá trị cƣờng độ rối I đề nghị khá lớn, dẫn đến giá trị hệ số động năng rối k của 
tàu đang tính lớn hơn loại tàu khác, nhƣ của tàu KCS là k = 0.00015,  = 2.00. 
Nguyên nhân có thể là do các mẫu tàu cá nói chung không thuộc nhóm tàu có tính 
năng thủy động tốt, đoạn thân ống ngắn và hoạt động ở chế độ có số Fn lớn, cụ thể 
ở tàu tính toán là Fn = (0.35 – 0.40), nên tàu sẽ hoạt động ở chế độ có năng lƣợng 
tạo sóng lớn, nhất là khi có thêm quả lê, dẫn đến giá trị các đại lƣợng cƣờng độ rối I 
và hệ số động năng rối k lớn hơn tàu hàng thông thƣờng. 
- Kết quả tính theo XFlow thƣờng cho giá trị sức cản lớn hơn kết quả thử nghiệm, 
chứng tỏ mô hình SST k -  ƣớc lƣợng các thành phần sức cản lớn hơn thực tế. 
Nguyên nhân có thể là do mô hình này tuy đã cải thiện nhiều nhƣng thực sự vẫn 
chƣa biểu diễn chính xác đƣợc sự bất ổn trong dòng chảy sát bề mặt thân tàu, nhất 
là phía đuôi tàu, nơi có khả năng xảy ra sự tách dòng. 
 Sử dụng giá trị đề xuất I = 0.052, có thể tính giá trị các hệ số k,  của mô hình rối 
dùng mô phỏng số tính sức cản ở các giá tr