Trong lĩnh vực hàng hải hiện đại, mô phỏng tự đẩy không chỉ là công cụ hỗ trợ mà đã trở thành yếu tố bắt buộc để đạt được hiệu suất cao nhất, đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về môi trường và tối ưu hóa chi phí sản xuất. Mô phỏng giúp các nhà đóng tàu giảm đáng kể thời gian phát triển sản phẩm, loại bỏ nhu cầu kiểm tra mô hình vật lý tốn kém và mất thời gian, đồng thời đảm bảo hiệu suất toàn quy mô ngay từ lần đầu tiên.
Các quy định quốc tế ngày càng khắt khe, đặc biệt về việc giảm khí thải và tiêu thụ nhiên liệu. Trong bối cảnh đó, mô phỏng tự đẩy trở thành giải pháp quan trọng, giúp tối ưu hóa sự kết hợp giữa động cơ đẩy và thân tàu để đạt hiệu suất cao nhất và giảm thiểu tác động đến môi trường. Điều này không chỉ đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn mà còn giúp các nhà đóng tàu cam kết về hiệu suất vận hành và hiệu quả nhiên liệu với khách hàng.
Simcenter STAR-CCM+ cung cấp ba mô hình chân vịt chính, mỗi mô hình phù hợp với các mục đích sử dụng khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp.
Virtual Disk Model (Mô hình đĩa ảo) là một phương pháp đơn giản để mô phỏng hiệu ứng chân vịt, trong đó các nguồn lực (momentum source) được áp dụng lên tập hợp ô lưới mà không cần hình học thực tế của chân vịt. Thay vì sử dụng hình học chi tiết, mô hình này dựa trên các đường cong hiệu suất nước mở của chân vịt làm đầu vào. Điều này giúp giảm đáng kể tài nguyên tính toán, mang lại hiệu quả cao trong các bài toán cần đánh giá nhanh. Virtual Disk Model đặc biệt hữu ích khi cần phân tích sự tương tác giữa chân vịt và thân tàu, tìm điểm tự đẩy, hệ số giảm lực đẩy hoặc hiểu dòng chảy ở trạng thái ổn định. Với khả năng đánh giá hiệu suất tổng thể một cách nhanh chóng và đơn giản, mô hình này rất phù hợp cho các bài toán liên quan đến hiệu ứng lực đẩy, nơi việc cân bằng lực cản và lực đẩy đóng vai trò quan trọng trong thiết kế tàu.
Moving Reference Frame (MRF – Khung tham chiếu chuyển động) là phương pháp mô phỏng hình học chân vịt thực tế, trong đó khung tham chiếu được quay thay vì quay trực tiếp chân vịt. Điều này giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng chuyển động lưới hoặc bộ giải thời gian (transient solver), giảm phức tạp trong quá trình mô phỏng. MRF thích hợp để sử dụng trong các trạng thái ổn định (steady state), nơi cần phân tích hiệu ứng quay của chân vịt nhưng không yêu cầu độ chi tiết quá cao. Đây cũng là lựa chọn lý tưởng để mô phỏng hiện tượng xâm thực (cavitation) trong trạng thái ổn định. Ứng dụng tiêu biểu của MRF bao gồm tạo dữ liệu nước mở (open water data) cho chân vịt và chuẩn bị nhanh chóng cho các mô phỏng chuyển động thực tế bằng mô hình Rigid Body Motion, giúp tiết kiệm thời gian và tài nguyên tính toán.
Rigid Body Motion (RBM – Chuyển động của body cứng) là phương pháp mô phỏng chân vịt với hình học thực tế, trong đó chân vịt được quay một cách vật lý. Phương pháp này yêu cầu sử dụng bộ giải thời gian (transient solver) và lưới mịn, dẫn đến tài nguyên tính toán cao nhưng mang lại độ chính xác tối ưu. RBM được áp dụng khi cần nghiên cứu chi tiết hành vi chân vịt trong các điều kiện phức tạp như dòng chảy không đồng nhất, hiện tượng xâm thực (cavitation) và thông gió (ventilation). Đây là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng vật lý độ chính xác cao, nơi cần phân tích chi tiết sự tương tác giữa dòng chảy và chân vịt. RBM đặc biệt phù hợp với các mô phỏng dòng chảy không đồng nhất và các nghiên cứu yêu cầu phân tích hiệu suất chân vịt một cách toàn diện.
Virtual Disk: đơn giản, chi phí thấp, phù hợp đánh giá hiệu suất tổng thể.
MRF: cân bằng giữa chi phí và độ chính xác, tốt cho hiệu ứng xoay và hiện tượng xâm thực.
RBM: phức tạp, tốn tài nguyên, lý tưởng cho phân tích chi tiết và dòng chảy không đồng nhất.
Virtual Disk Model là phương pháp đơn giản và hiệu quả nhất để xác định điểm tự đẩy (self-propulsion point) của tàu. Phương pháp này có thể được thực hiện bằng cách đặt lực đẩy cân bằng với lực cản để tính toán vận tốc hoặc đặt tốc độ quay (RPM) và giải bài toán để tìm vận tốc tiến. Quy trình thực hiện bao gồm chạy nhiều mô phỏng với các giá trị RPM khác nhau, sau đó vẽ đồ thị và áp dụng hồi quy tuyến tính để tìm điểm cắt tại giá trị lực bằng 0, chính là điểm tự đẩy. Với khả năng chạy mô phỏng song song, Virtual Disk Model giúp tiết kiệm đáng kể thời gian và tài nguyên tính toán, đồng thời phù hợp với các bài toán yêu cầu tốc độ xử lý nhanh và độ chính xác hợp lý, đặc biệt trong giai đoạn thiết kế và tối ưu hóa hiệu suất tàu.
Simcenter STAR-CCM+ là giải pháp tối ưu hóa toàn diện cho ngành hàng hải, mang lại khả năng mô phỏng tự đẩy mạnh mẽ, giúp bạn giảm đáng kể chi phí và thời gian phát triển sản phẩm. Phần mềm này hỗ trợ đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt, đồng thời đảm bảo hiệu suất vận hành toàn diện ngay từ giai đoạn thiết kế. Với Simcenter STAR-CCM+, bạn sẽ nâng cao năng lực cạnh tranh, tạo ra những giải pháp vượt trội trong lĩnh vực hàng hải. Hãy trải nghiệm ngay hôm nay để dẫn đầu trong thị trường đầy thách thức này!
_cr_480x310.gif)
