Nghiên cứu thiết kế quạt đẩy tàu đệm khí

- 4 1.1 Khỏi niệm tàu đệm khớ.
- 4 1.2 Yờu cầu kỹ thuật của tàu đệm khớ.
- 5 1.2.1 Yờu cầu về tốc độ của tàu đệm khớ.
- 5 1.2.2 Yờu cầu đối với kớch thƣớc chớnh của tàu đệm khớ.
- 5 1.2.3 Cỏc yờu cầu đối với đƣờng hỡnh tàu đệm khớ.
- 8 1.3 Lực thủy khớ động tỏc dụng lờn tàu đệm khớ.
- 12 1.3.3 Lực cản khớ động đệm khớ.
- 13 1.4 Thiết bị đẩy và nõng tàu đệm khớ.
- 14 1.4.1 Thiết bị đẩy tàu đệm khớ.
- 15 1.4.2 Thiết bị nõng tàu đệm khớ.
- 16 1.5 Trục tọa độ tớnh toỏn cho tàu đệm khớ.
- 47 3.1 Tớnh lực cản tàu đệm khớ bằng mụ phỏng số.
- 53 3.1.6 Kết quả mụ phỏng tớnh lực cản tàu đệm khớ.
- 56 3.2 Thiết kế cỏnh quạt đẩy tàu đệm khớ.
- 64 3.2.3 Thiết kế quạt đẩy tàu đệm khớ.
- 68 3.2.4 Mụ phỏng số quạt đẩy tàu đệm khớ.
- 72 3.2.4.5 Kết quả mụ phỏng số quạt đẩy tàu đệm khớ.
- 7 Hệ thống quạt đẩy dựng cho tàu đệm khớ.
- 8 Trục tọa độ tớnh toỏn của tàu đệm khớ.
- 1 Mụ hỡnh 3D tàu đệm khớ.
- 2 Thiết lập kớch thƣớc cơ bản vật thể và lớp biờn tớnh toỏn tàu đệm khớ.
- 5 Miền tớnh toỏn trong mụ phỏng tàu đệm khớ.
- 10 Phõn bố vận tốc của dũng khớ xung quanh tàu đệm khớ.
- 11 Phõn bố vận tốc của dũng khớ trờn thƣợng tầng tàu đệm khớ.
- 12 Đồ thị lực cản giú tỏc động lờn tàu đệm khớ.
- 13 Phõn bố vận tốc xung quanh thõn tàu đệm khớ.
- 14 Phõn bố ỏp suất xung quanh thõn tàu đệm khớ.
- 15 Phõn bố ỏp suất tĩnh xung quanh thõn tàu đệm khớ.
- 16 Phõn bố ỏp suất động xung quanh thõn tàu đệm khớ.
- 19 Đồ thị lực cản do nƣớc tỏc động lờn tàu đệm khớ.
- 27 Quạt đẩy tàu đệm khớ.
- 1 Giỏ trị Ca của một số tàu đệm khớ đúng ở Anh, Mỹ, Nhật, Chõu Âu.
- 1 Thụng số kỹ thuật tàu đệm khớ.
- 2 Lực cản giú lờn tàu đệm khớ.
- 3 Lực cản nƣớc tỏc dụng lờn tàu đệm khớ.
- Tỏc giả lựa chọn lĩnh vực nghiờn cứu này cũng chớnh là muốn đi sõu tỡm hiểu ỏp dụng phƣơng phỏp mụ phỏng số CFD để tớnh toỏn lực cản của tàu đệm khớ từ đú xỏc định lực đẩy cần thiết để thiết kế quạt đẩy phự hợp nhờ kết hợp lý thuyết và mụ phỏng số.
- Tuy nhiờn việc ứng dụng mụ phỏng số trong việc tớnh toỏn xỏc định lực cản của tàu và lực đẩy của quạt đẩy tàu đệm khớ thỡ mới cú trờn thế giới chứ ở Việt Nam chƣa cú nhiều nghiờn cứu về lĩnh vực này.
- 2 Đối tƣợng nghiờn cứu chớnh của đề tài là nghiờn cứu lực cản, lực đẩy của tàu đệm khớ, thiết kế quạt đẩy cho tàu đệm khớ và mụ phỏng số kiểm tra thụng số kỹ thuật.
- Cuối cựng tỏc giả giải bài toỏn CFD cho quạt đẩy để đỏnh giỏ khả năng làm việc của quạt đẩy khi lắp lờn tàu đệm khớ.
- Đề tài đó tớnh toỏn mụ phỏng số cho một tàu đệm khớ với chiều dài 7 một.
- Kết quả mụ phỏng số tớnh toỏn lực cản giỳp đƣa ra những gợi ý cho việc tối ƣu húa trong thiết kế quạt đẩy và lựa chọn mỏy chớnh phự hợp với vận tốc khai thỏc tàu đệm khớ để tiết kiệm nhiờn liệu.
- Đõy chớnh là cơ sở để tỏc giả thiết kế quạt đẩy với lực đẩy cần thiết phự hợp cho tàu đệm khớ.
- Tỏc giả đó thiết kế một mẫu quạt đẩy cho tàu đệm khớ và đó kiểm tra khả năng tạo lực đẩy, hiệu suất làm việc thụng qua mụ phỏng số CFD.
- Trong luận văn này, tỏc giả lựa chọn phƣơng phỏp tớnh toỏn lực cản và lực đẩy của quạt đẩy tàu đệm khớ thụng qua mụ phỏng số CFD.
- Đặc điểm hỡnh học, cụng suất buồng nõng, quạt đẩy là những yếu tố làm ảnh hƣởng lớn đến tốc độ và tớnh năng hàng hải của tàu đệm khớ.
- Do vậy đặc điểm hỡnh học cú vai trũ và ý nghĩa quan trọng đến tốc độ, khả năng tăng tốc của tàu đệm khớ.
- Chiều dài L lớn thỡ việc bố trớ trang thiết bị trờn tàu đệm khớ dễ dàng hơn.
- Tuy nhiờn, sẽ tăng khối lƣợng vỏ tàu làm ảnh hƣởng tới tốc độ của tàu đệm khớ.
- Chiều dài thiết kế Ltk của tàu đệm khớ để thiết kế quạt đẩy trong luận văn này là 6,8 một, chiều dài lớn nhất Lmax=7m.
- Chiều rộng B của tàu đệm khớ cũng cú ảnh hƣởng quyết định tới tớnh năng của tàu.
- Ở thiết kế này, chiều rộng thiết kế Btk của tàu đệm khớ là 3 một.
- Ở thiết kế này, mớn nƣớc thiết kế T của tàu đệm khớ là 0,2 một.
- Cỏc hệ số hỡnh dỏng tàu đệm khớ cũng ảnh hƣởng đến tớnh năng của tàu đệm khớ.
- Cỏc thụng số kỹ thuật của tàu đệm khớ tốt, sẽ thuận lợi cho việc nghiờn cứu thiết kế quạt đẩy cho tàu đệm khớ.
- 1.3 Lực thủy khớ động tỏc dụng lờn tàu đệm khớ Lực thủy, khớ động tỏc dụng lờn thõn tàu đệm khớ bao gồm lực nõng và cỏc thành phần lực cản.
- Tàu đệm khớ cú hai cỏch bố trớ hệ thống động lực.
- Lực nõng và lực đẩy cho tàu đệm khớ kiểu này đƣợc bố trớ nhƣ Hỡnh 1.1 dƣới đõy.
- Tàu đệm khớ cú cỏc thành phần lực cản sau: lực cản súng Rw.
- lực cản khớ động đệm khớ Rm.
- Lực cản tổng hợp của tàu đệm khớ đƣợc tớnh theo cụng thức sau [1]: skmawRRRRR.
- 1.4.1.3 Hệ thống quạt đẩy Hệ thống cỏnh quạt đẩy dựng trờn tàu đệm khớ cú thể là 1 quạt hoặc 2 quạt.
- 7 Hệ thống quạt đẩy dựng cho tàu đệm khớ Ưu điểm: Đõy là phƣơng ỏn khỏ tối ƣu cho tàu đệm khớ với nhiều ƣu điểm nhƣ.
- Cú 2 kiểu bố trớ quạt cho hệ thống nõng tàu đệm khớ là bố trớ độc 17 lập quạt nõng và quạt đẩy và bố trớ chung quạt.
- Hỡnh 1.8 miờu tả trục tọa độ xỏc định chuyển động của tàu đệm khớ.
- 1 Mụ hỡnh 3D tàu đệm khớ Bảng 3.
- Cấu trỳc lƣới cho tớnh toỏn mụ phỏng số tàu đệm khớ đƣợc thể hiện nhƣ trong Hỡnh 3.3.
- 3 Cấu trỳc lƣới 3.1.3 Lựa chọn phƣơng phỏp – mẫu dũng rối Để tớnh toỏn dũng khớ bao quanh tàu đệm khớ trong quỏ trỡnh chuyển động ta sử dụng phƣơng trỡnh liờn tục, phƣơng trỡnh Navier – Stokes, cựng với mụ hỡnh rối k-ε.
- Hỡnh 3.5 dƣới đõy miờu tả miền giới hạn tớnh toỏn trong bài toỏn mụ phỏng số với tàu đệm khớ.
- 5 Miền tớnh toỏn trong mụ phỏng tàu đệm khớ 3.1.4.2 Điều kiện biờn Mụ phỏng số đƣợc tiến hành với mụ hỡnh rối k-ε.
- Điều kiện biờn cho bài toỏn mụ phỏng số mà tỏc giả đó sử dụng là: vận tốc dũng khớ thổi vào nằm trong dải từ 1.39 m/s tới 25 m/s tƣơng đƣơng với vận tốc khai thỏc của tàu đệm khớ từ 5 km/h đến 90 km/h.
- tàu đệm khớ và ống tunnel tƣởng tƣợng là đứng yờn và đƣợc đặt là tƣờng.
- 3.1.6.1 Lực cản giú Hỡnh 3.10 dƣới đõy thể hiện phõn bố vận tốc và ỏp suất xung quanh tàu đệm khớ do giú tạo nờn ở cỏc vận tốc khai thỏc giả định khỏc nhau.
- 10 Phõn bố vận tốc của dũng khớ xung quanh tàu đệm khớ 55 Hỡnh 3.11 thể hiện phõn bố vận tốc của dũng khớ xung quanh phớa trờn thƣợng tầng của tàu đệm khớ.
- 11 Phõn bố vận tốc của dũng khớ trờn thƣợng tầng tàu đệm khớ Kết quả mụ phỏng lực cản giú của tàu đệm khớ đƣợc tổng hợp nhƣ trong Bảng 3.2 dƣới đõy.
- 2 Lực cản giú lờn tàu đệm khớ v (m.s v (km/h Ra (N Ra (kG Hỡnh 3.12 là đồ thị lực cản giú tỏc động lờn tàu đệm khớ trong dải vận tốc từ 5 đến 90 km/h.
- Ta thấy ở tốc độ cao, lực cản giú của tàu đệm khớ tăng rất nhanh.
- 12 Đồ thị lực cản giú tỏc động lờn tàu đệm khớ 3.1.6.2 Lực cản nƣớc Kết quả mụ phỏng số của lực cản do nƣớc tỏc động lờn tàu đệm khớ đƣợc thể hiện trong cỏc hỡnh vẽ dƣới đõy.
- Hỡnh ảnh kết quả mụ phỏng cho cỏc trƣờng hợp vận tốc khai thỏc nhau của tàu đệm khớ tƣơng đối tƣơng tự nhau.
- Hỡnh dƣới đõy thể hiện phõn bố vận tốc, ỏp suất xung quanh tàu đệm khớ do nƣớc tạo nờn ở cỏc vận tốc khai thỏc giả định khỏc nhau, gúc nhỡn khỏc nhau.
- 13 Phõn bố vận tốc xung quanh thõn tàu đệm khớ 57 Hỡnh 3.
- 14 Phõn bố ỏp suất xung quanh thõn tàu đệm khớ Hỡnh 3.
- 15 Phõn bố ỏp suất tĩnh xung quanh thõn tàu đệm khớ Hỡnh 3.
- 16 Phõn bố ỏp suất động xung quanh thõn tàu đệm khớ 58 Hỡnh 3.
- Kết quả mụ phỏng lực cản do nƣớc tỏc dụng lờn thõn tàu đệm khớ đƣợc tổng hợp nhƣ trong Bảng 3.3 dƣới đõy.
- 3 Lực cản nƣớc tỏc dụng lờn tàu đệm khớ v (m.s v (km/h Ra (N Ra (kG Hỡnh 3.19 là đồ thị lực cản nƣớc tỏc động lờn tàu đệm khớ trong dải vận tốc từ 5 đến 90 km/h.
- Ta thấy ở tốc độ cao, lực cản nƣớc của tàu đệm khớ tăng rất nhanh.
- 19 Đồ thị lực cản do nƣớc tỏc động lờn tàu đệm khớ Lực cản nƣớc bao gồm hai thành phần chớnh là lực cản ỏp suất và lực cản nhớt.
- Hỡnh 3.21 là cỏc đồ thị biểu thị lực cản tổng hợp và cụng suất đẩy tàu cần thiết của hệ thống tạo lực đẩy tƣơng ứng với cỏc vận tốc khai thỏc khỏc nhau của tàu đệm khớ.
- Trong trƣờng hợp 61 này, chỳng ta cần chạy lại mụ phỏng số với mớn nƣớc mới để tớnh lại cỏc thành phần lực cản và lực cản tổng hợp của tàu đệm khớ.
- 3.2 Thiết kế cỏnh quạt đẩy tàu đệm khớ 3.2.1 Cỏc mẫu Profil cỏnh phổ biến Sau khi tớnh toỏn mụ phỏng số tỡm ra lực cản tổng hợp của tàu đệm khớ.
- Trờn cơ sở phõn tớch khớ động học cỏc mẫu biờn dạng cỏnh, tỏc giả sẽ lựa chọn một profil-biờn dạng cỏnh thớch hợp cho quạt đẩy tàu đệm khớ.
- Lực nõng chớnh là phần lực cú ớch cho việc đẩy tàu đệm khớ cũn thành phần lực cản làm giảm cụng suất đẩy tàu của quạt.
- Quạt đẩy cú đƣợc thiết kế cho tàu đệm khớ đó đƣợc mụ phỏng ở mục 3.1.
- Lƣới và khụng gian tớnh toỏn của bài toỏn mụ phỏng quạt đẩy tàu đệm khớ đƣợc thể hiện trong Hỡnh 3.29.
- Mụ hỡnh rối tƣơng tự nhƣ trong phần mụ phỏng số tớnh lực cản tàu đệm khớ phớa trƣớc của quyển luận văn này.
- Hỡnh 3.30 dƣới đõy miờu tả miền giới hạn tớnh toỏn trong bài toỏn mụ phỏng số với tàu đệm khớ.
- 3.2.4.5 Kết quả mụ phỏng số quạt đẩy tàu đệm khớ Kết quả mụ phỏng số quạt đẩy đƣợc thể hiện nhƣ trong cỏc Hỡnh 3.31-3.35.
- 35 Lực đẩy do quạt tạo ra 77 Từ kết quả mụ phỏng, ta dựng đƣợc đồ thị lực đẩy do quạt đẩy của tàu đệm khớ tạo nờn nhƣ trong Hỡnh 3.35.
- Trong luận văn này, tỏc giả đó thiết kế một quạt đẩy cho tàu đệm khớ cú kớch thƣớc dài 7 m, rộng 3 m, cao 2,6 m.
- Để tàu đệm khớ chạy đƣợc tốc độ 90km/h thỡ quạt đẩy đó thiết kế phải vận hành ở tốc độ vũng quay 3200 vũng/phỳt

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt