Luận án nghiên cứu lựa chọn phương án thi công khoan nổ đường hầm bằng mô phỏngtt

Xuất phát từ cơ sở lý luận trên, nhằm từng bước khắc phục nhược điểm này, góp phần dẫn tàu an toàn trên tuyến luồng hàng hải, nghiên cứu sinh NCS một mặt kế thừa số liệu của bảng thủy t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM

NGUYỄN VĂN CANG

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THỬ NGHIỆM BẢN ĐỒ DÒNG CHẢY TUYẾN LUỒNG HÀNG HẢI HẢI PHÒNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC DẪN TÀU AN TOÀN

Ngành: Khoa học hàng hải

Mã số: 9840106

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ

TP HCM – 8/2022

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Giao thông vận tải TP HCM

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Nguyễn Xuân Phương

Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS Phạm Kỳ Quang

Phản biện độc lập 1: ………

Phản biện độc lập 2: ……….……

Phản biện 1: ………

Phản biện 2: ………

Phản biện 3: ………

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án, họp tại ………

………

vào lúc…… giờ…… ngày…… tháng…… năm……

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Trường Đại học Giao thông vận tải TP HCM

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của luận án

Một trong những nguyên tắc dẫn tàu an toàn trên các tuyến luồng hàng hải nói chung, và điều động tàu cập cầu cảng để phục vụ công tác xếp, dỡ hàng hóa hay dẫn tàu đến khu neo đậu là dẫn tàu ngược dòng (dòng chảy do thủy triều gây ra

và có tính chất tuần hoàn) Hiện nay, hoa tiêu và thuyền trưởng dẫn tàu trên các tuyến luồng hàng hải của Việt Nam đều dùng các tập của bảng thuỷ triều Việt Nam (gồm 3 tập) hoặc dùng bảng thủy triều Anh Việc dùng bảng thuỷ triều xuất hiện những nhược điểm là: Bảng thuỷ triều chỉ cho biết thời gian và độ cao nước lớn và nước ròng trong một ngày tại một khu vực địa lý, nghĩa là mang tính tức thời Vì vậy, việc dự đoán thuỷ triều tại các thời điểm khác cần phải tính toán nội suy Việc này ít nhiều dẫn đến suy giảm độ chính xác, không có tính liên tục và không trực quan, gây khó khăn cho hoa tiêu và thuyền trưởng trong quá trình dẫn tàu, đặc biệt khi dẫn tàu hành trình trong tuyến luồng hàng hải

Xuất phát từ cơ sở lý luận trên, nhằm từng bước khắc phục nhược điểm này, góp phần dẫn tàu an toàn trên tuyến luồng hàng hải, nghiên cứu sinh (NCS) một mặt kế thừa số liệu của bảng thủy triều và số liệu của các trạm quan trắc mực thủy triều trên tuyến luồng hàng hải Hải Phòng (gồm các trạm: Arroyo, Sông Cấm

và Lạch Huyện), kết hợp với số liệu khảo sát, đo đạc thực tế tại thực địa của khu

vực nghiên cứu, cùng với ứng dụng CFD (Computational Fluid Dynamics) với

Fluent - Ansys, để tính toán mô phỏng và sử dụng kỹ thuật xây dựng bản đồ khu vực, để đưa ra bản đồ dòng chảy (dòng triều) Trên bản đồ dòng chảy hiển thị tường minh và liên tục hướng, tốc độ dòng chảy tại từng thời điểm của mỗi ngày

và các ngày trong năm của khu vực khảo sát nghiên cứu, cụ thể là khu vực tuyến luồng hàng hải Hải Phòng Đây chính là lý do để NCS lựa chọn, nghiên cứu và

thực hiện đề tài luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu xây dựng thử nghiệm bản đồ dòng chảy tuyến luồng hàng hải Hải Phòng phục vụ công tác dẫn tàu an toàn”

2 Mục tiêu nghiên cứu của luận án

Xây dựng thử nghiệm bản đồ dòng chảy tuyến luồng hàng hải Hải Phòng phục vụ công tác dẫn tàu an toàn

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án

- Đối tượng nghiên cứu:

Sự thay đổi vận tốc và hướng của dòng chảy do hiện tượng thủy triều gây

ra (dòng triều) trên tuyến luồng hàng hải Hải Phòng theo thời gian thực

- Phạm vi nghiên cứu:

Đưa ra dạng mẫu bản đồ dòng chảy tuyến luồng hàng hải Hải Phòng, trên

cơ sở thiết lập mô hình nghiên cứu, ứng dụng CFD với Fluent - Ansys để tính toán

mô phỏng dòng chảy theo giờ và theo ngày Từ đó nghiên cứu xây dựng thử nghiệm bản đồ dòng chảy trong 365 ngày

Việc nghiên cứu thực nghiệm kết hợp với khảo sát, đo đạc thực tế ngoài thực địa tại tuyến luồng hàng hải Hải Phòng và sử dụng số liệu theo bảng thủy triều Việt Nam kết hợp số liệu tổng hợp tại các trạm đo mực thủy triều, sẽ đưa ra số liệu đầu vào là vận tốc dòng chảy (Vdc) chính xác, tin cậy và bám sát điều kiện biên, phục vụ xây dựng bản đồ dòng chảy tuyến luồng hàng hải Hải Phòng sát với thực

tế

Giới hạn không xét đến các vấn đề: Nguyên lý xây dựng bản đồ hàng hải, nguyên nhân gây ra thủy triều và độ trễ thủy triều, các yếu tố ảnh hưởng đến thủy triều, hiện tượng biến đổi bất thường và cục bộ của điều kiện khí tượng thủy văn trên tuyến luồng hàng hải Hải Phòng, như: Lũ lụt, sóng, gió, mưa cục bộ, ngăn dòng, hạn hán,… làm thay đổi cục bộ dòng triều

4 Phương pháp nghiên cứu của luận án

Phương pháp nghiên cứu: Lý thuyết kết hợp với thực nghiệm, cụ thể:

- Nghiên cứu lý thuyết:

Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế, về tuyến luồng hàng hải Hải Phòng, nghiên cứu cơ sở khoa học về động lực học dòng chảy trong tuyến luồng hàng hải, nghiên cứu tính toán thủy triều trong hàng hải, cơ sở khoa học chia các đoạn luồng trên tuyến luồng Hải Phòng để tính toán mô phỏng, xây dựng mô hình nghiên cứu bám sát thực tế, mô hình toán, lựa chọn và ứng dụng CFD với Fluent - Ansys tính toán mô phỏng dòng chảy tuyến luồng Hải Phòng theo thời gian thực

Nghiên cứu đề xuất mẫu bản đồ dòng chảy tuyến luồng hàng hải Hải Phòng phục vụ công tác dẫn tàu an toàn

- Nghiên cứu thực nghiệm:

Thực hiện khảo sát, đo đạc dòng chảy thực tế ngoài thực địa tại các đoạn của tuyến luồng hàng hải Hải Phòng Đây là dòng chảy thực tế đã tính đến các điều kiện ảnh hưởng khác, đồng thời kết hợp số liệu từ bảng thủy triều và số liệu đo đạc của các trạm đo mực thủy triều trên các đoạn luồng, để đưa ra dữ liệu đầu vào là vận tốc dòng chảy (Vdc) chính xác và tin cậy, phục vụ xây dựng bản đồ dòng chảy tuyến luồng hàng hải Hải Phòng sát thực tế

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Ý nghĩa khoa học:

- Hệ thống hóa cơ sở lý luận về động lực học trong tuyến luồng hàng hải

và bản đồ dòng chảy tuyến luồng hàng hải, để xây dựng mô hình nghiên cứu bám sát thực tiễn, phục vụ tính toán mô phỏng bằng CFD với Fluent - Ansys Kết quả đạt được đã góp phần hoàn thiện một bước cơ sở lý luận liên quan đến vấn đề nghiên cứu và có đóng góp nhất định cho khoa học chuyên ngành hàng hải;

- Thiết lập cơ sở khoa học và các bước cơ bản xây dựng thử nghiệm bản

đồ dòng chảy tuyến luồng hàng hải, ứng dụng thử nghiệm tại tuyến luồng hàng hải Hải Phòng Từ cơ sở lý luận này có thể mở rộng áp dụng cho các tuyến luồng hàng hải khác phục vụ công tác dẫn tàu an toàn

Ý nghĩa thực tiễn:

- Đã kết hợp chặt chẽ cơ sở khoa học lý thuyết đặc thù liên quan đến khoa học chuyên ngành hàng hải với thực tiễn hàng hải Xây dựng bộ dữ liệu về dòng chảy trên các đoạn luồng của tuyến luồng hàng hải Hải Phòng, kết hợp với đo đạc thực địa tại từng khu vực khảo sát, phục vụ xây dựng bản đồ dòng chảy và tính đến từng bước hoàn thiện công nghệ tính khả thi trong tích hợp với hải đồ điện tử khu vực khảo sát

- Xây dựng bản đồ dòng chảy trên đó thể hiện hướng, vận tốc dòng chảy trực quan, tường minh và mang tính liên tục trên tuyến luồng hàng hải Hải Phòng theo từng giờ, từng ngày trong năm khảo sát Việc sử dụng bản đồ dòng chảy bước đầu thay thế bảng thuỷ triều, giúp hoa tiêu, thuyền trưởng dẫn tàu trên tuyến luồng hàng hải an toàn, đặc biệt khi tàu thay đổi hướng chuyển động trên một số điểm có nguy cơ mất an toàn cao, khúc cua gấp, có thể theo dõi liên tục hướng, tốc độ dòng

chảy theo từng giờ trong ngày một cách liên tục, chính xác và tường minh Vấn đề này có ý nghĩa thực tiễn, đóng góp nhất định cho chuyên ngành khoa học hàng hải

6 Những điểm đóng góp mới của luận án

- Đề xuất phân chia tuyến luồng thành các đoạn luồng phù hợp tính chất và đặc thù của tuyến luồng hàng hải Hải Phòng Xây dựng quy trình chung ứng dụng CFD với Fluent - Ansys tính toán mô phỏng dòng chảy tuyến luồng hàng hải, đồng thời áp dụng cho đối tượng cụ thể là tính toán mô phỏng dòng chảy tuyến luồng hàng hải Hải Phòng

- Đưa ra phương pháp luận và tính toán hệ số hiệu chỉnh bảng thủy triều mới xây dựng (kxd) Đặc biệt phương pháp xác định điều kiện biên là vận tốc dòng chảy (Vdc) đã tính đến hai hệ số hiệu chỉnh thực nghiệm klh và kdc

- Đưa ra mẫu bản đồ dòng chảy tuyến luồng hàng hải Hải Phòng, thể hiện chi tiết hướng và tốc độ dòng chảy liên tục theo thời gian thực, phục vụ công tác dẫn tàu

an toàn

7 Kết cấu của luận án

Luận án gồm 131 trang A4 (không kể phụ lục) và thứ tự các phần như sau: Mở đầu; nội dung (được chia thành 4 chương); kết luận và kiến nghị; danh mục các công trình khoa học đã công bố liên quan đến luận án (12 công trình); tài liệu tham khảo (75 tài liệu) và phụ lục (06 phụ lục)

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ DÒNG CHẢY TUYẾN LUỒNG HÀNG HẢI HẢI PHÒNG

1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu của luận án

1.1.1 T ình hình nghiên cứu trên thế giới liên quan đến luận án

Trên thế giới, đặc biệt là Vương quốc Anh đã sản xuất các loại bản đồ, hải

đồ, ấn phẩm hàng hải, phục vụ công tác hàng hải, công tác dẫn tàu phát triển rất rực rỡ và được sử dụng rộng rãi trên thế giới Trên các hải đồ giấy do Anh sản xuất cũng không xuất hiện hướng và tốc độ dòng chảy liên tục, nếu có cũng chỉ xuất hiện tức thời hướng dòng chảy tại một điểm hay khu vực nào đó của hải đồ, hoặc xuất hiện một số điểm đánh dấu thủy triều và được giải thích ở phía góc của hải đồ Các hãng sản xuất của Mỹ, Úc, Nga, cũng sản xuất hải đồ, bản đồ, ấn phẩm hàng hải, và sử dụng riêng cho vùng lãnh thổ, khu thủy nội địa của mình

Ngoài ra, còn nhiều nhà khoa học, chuyên gia nước ngoài có công trình khoa học, tài liệu khoa học công bố liên quan đến ứng dụng CFD với Fluent - Ansys để tính toán mô phòng động lực học dòng chảy trong những điều kiện và môi trường khác nhau

1.1.2 T ình hình nghiên cứu trong nước liên quan đến luận án

Việc xuất bản hải đồ hàng hải do Quân chủng Hải quân thực hiện trên các vùng biển của Việt Nam Tuy nhiên, số liệu đo đạc, dữ liệu được tham khảo từ dữ liệu hải đồ Anh Trên hải đồ giấy hay ngay cả các bình đồ, không thể hiện hướng

và tốc độ dòng chảy liên tục, nếu có xuất hiện thì cũng chỉ mang tính tức thời hướng dòng chảy tại một điểm hay khu vực nào đó của bình đồ

Hiện nay, Tổng công ty Bảo đảm an toàn hàng hải Miền Bắc và Tổng công ty Bảo đảm an toàn hàng hải Miền Nam, đang xây dựng các hải đồ điện tử cho các khu vực của Việt Nam, trong đó có khu vực Hải Phòng Tuy nhiên, trên các hải đồ điện tử khu vực tuyến luồng Hải Phòng đều không thể hiện chi tiết hướng và tốc độ dòng chảy tại các thời điểm khác nhau trong ngày

Ngoài ra, một số tác giả tại các trường như: Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thuộc Đại học Quốc Gia Hà Nội, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Đại học Giao thông vận tải thành phố

Hồ Chí Minh, Trường Đại học Thủy lợi, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam,… nghiên cứu và công bố một số vấn đề liên quan về thời tiết biển và hải dương học, thủy triều và tính toán thủy triều trong hàng hải, động lực học dòng chảy bao, ứng dụng CFD với Fluent - Ansys để tính toán mô phỏng dòng chảy ảnh hưởng đến ổn định tàu, xâm thực bánh lái, quỹ đạo chuyển động tàu thủy trên tuyến luồng hàng hải,…

Tuy nhiên, việc nghiên cứu tính toán mô phỏng dòng chảy (dòng triều) để xây dựng thử nghiệm bản đồ dòng chảy nói chung và thực hiện trên tuyến luồng Hải Phòng nói riêng phục vụ công tác dẫn tàu an toàn, là vấn đề khoa học mang tính chuyên sâu, mang tính thực tiễn hàng hải, hiện tại chưa có tác giả, đơn vị nào thực hiện và chưa có công trình khoa học nào công bố

1.2 Tổng quan về tuyến luồng hàng hải Hải Phòng

1.2.1 Đặc điểm cơ bản của t uyến luồng Hải Phòng

Luồng Hải Phòng gồm các đoạn chính: Lạch Huyện, Hà Nam, Bạch Đằng, Sông Cấm, Vật Cách, Phà Rừng và Nam Triệu, nổi bật với một số đặc điểm

cơ bản như sau:

- Nhiều khúc cong, khúc cua gấp, nhiều nhánh sông, khu vực nông cạn cục bộ Hệ thống luồng ra, vào cảng Hải Phòng chưa được cải tạo đồng bộ

- Luồng Nam Triệu thường xuyên bị sa bồi, nên tàu biển ra, vào cảng chủ yếu tập trung qua luồng Lạch Huyện, kênh Hà Nam

- Đây là đoạn luồng hẹp, được thiết kế một chiều với rất nhiều khu vực,

có giới hạn tốc độ 8 hải lý/giờ và mật độ tàu thủy tập trung vào thời gian giờ nước lớn trong ngày, dẫn tới tổ chức thực hiện điều tiết tàu thuyền ra, vào cảng gặp rất nhiều khó khăn và luôn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn

- Tuyến luồng Hải Phòng là luồng một chiều, có ga tránh với độ sâu của luồng còn hạn chế và bề ngang luồng chạy tàu hẹp, nhiều nơi không thể tránh, vượt nhau được

Bảng 1.1 Thông số thiết kế tuyến luồng Hải Phòng

(km)

Rộng (m)

Vùng quay trở trước

nước cảng biển Hải Phòng của Cảng vụ Hàng hải Hải Phòng, được mô tả theo bảng

1.2

Bảng 1.2 Số liệu thống kê loại tai nạn và số vụ tai nạn hàng hải tại vùng

nước cảng biển Hải Phòng

Trên các đoạn luồng của tuyến luồng hàng hải Hải Phòng được đặt các

trạm quan trắc mực thủy triều, cụ thể:

- Trạm Arroyo lắp đặt tại trạm đèn Arroyo, tọa độ theo hệ WGS-84:

φ = 20049’54’’N; λ = 106049’16’’E, đặt trên đoạn luồng Bạch Đằng, khu vực giao

nhau của sông Cấm và sông Bạch Đằng

- Trạm Lạch Huyện lắp đặt tại tiêu C, thuộc chập CD, tọa độ theo hệ

WGS-84: φ = 20049’19’’N; λ = 106054’28’’E, trên đoạn luồng Lạch Huyện - Hà

Nam, gần khu vực giao nhau của các tuyến luồng sông Cấm, Nam Triệu, Cái Tráp

và kênh Hà Nam của sông Cấm

- Trạm Sông Cấm lắp đặt trên đèn Tây Vàng Chấu, tọa độ theo hệ

WGS-84: φ = 20052’43’’N; λ = 106042’16’’E, trên đoạn luồng Sông Cấm, khu vực giao

nhau của sông Cấm và sông Ruột Lợn

Các trạm quan trắc cung cấp thông tin chính xác tức thời về mực thủy

triều với tần suất trung bình 10 phút/lần, ngoài ra cung cấp sức gió và hướng gió

đến trung tâm điều khiển

Ngoài ra, mực thủy triều tại Hòn Dấu được dự báo hàng năm, đây chính là

giá trị thủy triều dự báo tại Hòn Dấu, giá trị được nhập vào từ bảng thủy triều

tương ứng theo năm

1.2.2 Đặc điểm chế độ thủy triều tại khu vực Hải Phòng

Thủy triều tại khu vực đảo Hòn Dấu có tính chất thuần nhất hay gọi là nhật triều Hầu hết số ngày trong tháng (khoảng 25 ngày) thủy triều lên xuống một lần trong ngày Độ lớn triều vùng này thuộc loại triều lớn nhất Việt Nam, trung bình những ngày nước cường nhất 3 - 4 m

1.3 Phân chia tuyến luồng hàng hải Hải Phòng thành các đoạn luồng phục vụ tính toán mô phỏng

Trên cơ sở tổng quan tuyến luồng hàng hải Hải Phòng, nghiên cứu bình

đồ, hồ sơ quy hoạch khu vực cảng biển Hải Phòng và các tài liệu liên quan Mặt khác, để phù hợp với tính chất và đặc thù tuyến luồng hàng hải Hải Phòng kết hợp nghiên cứu khảo sát thực tế tại thực địa trên tuyến luồng hàng hải Hải Phòng do NCS thực hiện, có sự tham gia của nhóm nghiên cứu NCS thực hiện phân chia

tuyến luồng hàng hải Hải Phòng thành 10 đoạn luồng phục vụ tính toán mô phỏng,

cụ thể mô tả trong bảng 1.3

Bảng 1.3 Tổng hợp vị trí và thông số thiết kế của 10 đoạn luồng

TT

Vị trí điểm đầu và điểm cuối

của mỗi đoạn luồng

Độ sâu trung bình (m)

- Đối với các đoạn luồng số 1, 2, 4, 6, 7, 10: Các điều kiện biên về mặt thoáng đoạn luồng, hai mép đoạn luồng, độ sâu, tim luồng, tương đối ổn định, không có sự biến đổi nhiều, không có sự ảnh hưởng của dòng chảy khác (từ các nhánh sông, khúc cong, khúc cua, dòng chảy xiết hay xoáy cục bộ,…), vì vậy, việc

đo đạc thực tế tại thực địa, việc tính toán mô phỏng tương đối thuận lợi

- Đối với các đoạn còn lại (đoạn 3, 5, 8 và 9): Do tính chất và đặc điểm của đoạn luồng, có chứa các khu vực tiềm ẩn nguy cơ tai nạn hàng hải, cụ thể:

Đối với đoạn luồng số 3 (hình 1.1): Có chứa khu vực giao nhau của sông Cấm và sông Ruột Lợn Đây là khu vực hẹp, nhiều bãi bồi gần cửa sông Ruột Lợn, một bên là hệ thống cầu cảng chính Hải Phòng Độ sâu của luồng rất hẹp, hai bên mép so với tim luồng, độ sâu biến đổi phức tạp và hạn chế Hơn nữa, tàu thuyền nhỏ, phương tiện thủy, thường xuyên chạy cắt ngang từ sông Ruột Lợn vào sông Cấm và ngược lại Rất dễ gây nguy cơ va chạm với tàu thủy đang nằm trong cầu cảng, hoặc bị mắc cạn phía bờ sông Ruột Lợn Trên đoạn luồng có đặt trạm quan trắc đo mực thủy triều Sông Cấm

a) b)

Hình 1.1 Khu vực tiềm ẩn mất an toàn hàng hải trên đoạn luồng số 3:

a) Từ bình đồ số VN4HP007; b) Mô phỏng hình ảnh bám sát điều kiện biên Đối với đoạn luồng số 5 (hình 1.2): Có chứa khu vực giao nhau của sông Cấm và sông Bạch Đằng Đây là khu vực có nhiều bãi bồi phía gần cửa sông Bạch Đằng Mật độ tàu và phương tiện thủy hoạt động dày đặc, tính chất tham gia giao thông thủy phức tạp, phương tiện thủy đổi hướng, cắt hướng thường xuyên xảy ra

và không tuân thủ quy tắc nghiêm túc

Vận tốc dòng chảy từ 2 knots đến gần 3 knots Khi thủy triều dâng, luôn

có xu hướng đẩy hướng chuyển động của tàu sang phía bờ Thủy Nguyên Vì vậy, nguy cơ mắc cạn và đâm va khá cao tại khu vực này Trên đoạn luồng này có đặt

trạm quan trắc đo mực thủy triều Arroyo

a) b) Hình 1.2 Khu vực tiềm ẩn mất an toàn hàng hải trên đoạn luồng số 5:

a) Từ bình đồ số VN4HP005; b) Mô phỏng hình ảnh bám sát điều kiện biên

Đối với đoạn luồng số 8 (hình 1.3): Có chứa khu vực Bạch Đằng, giao nhau của các tuyến luồng sông Cấm, Nam Triệu, Cái Tráp và kênh Hà Nam của sông Cấm Nhiều khu vực nông cạn phía đảo Đình Vũ và cửa sông Bạch Đằng

a) b) Hình 1.3 Khu vực tiềm ẩn mất an toàn hàng hải trên đoạn luồng số 5:

a) Từ bình đồ số VN4HP005; b) Mô phỏng hình ảnh bám sát điều kiện biên

Trên đoạn luồng có đặt trạm quan trắc đo mực thủy triều Lạch Huyện

Khu vực này có mật độ tàu, phương tiện tham gia giao thông đông đúc và phức tạp Nhiều phương tiện thủy hoạt động không đúng tuyến luồng quy định, thường xuyên cắt ngang để vào kênh Cái Tráp (đặc biệt đoạn phao 30 - 32) Hơn nữa, đây

là khu vực dòng chảy siết, tính chất dòng chảy không ổn định, có nhiều khu neo đậu, khu vực ga tránh, bến phà hoạt động,…

- Đoạn luồng số 9 (hình 1.4): Có chứa khu vực giao nhau của kênh Hà Nam, kênh Cái Tráp và đường thủy nội địa đến Quảng Ninh (qua Cái Bầu) Rất nhiều tàu nội địa, sà lan và phương tiện thủy, đi vào kênh Cái Tráp, cắt ngang luồng (đặc biệt tại khu vực của các cặp phao 19 - 21 - 23)

a) b)

Hình 1.4 Khu vực tiềm ẩn mất an toàn hàng hải trên đoạn luồng số 9: a) Từ bình đồ số VN4HP003; b) Mô phỏng hình ảnh bám sát điều kiện biên Nhiều tàu biển trọng tải lớn qua đoạn luồng Lạch Huyện, dòng chảy khá mạnh vận tốc gần 3 knots và không ổn định, mật độ giao thông dày đặc, đan xen tàu thủy và phương tiện thủy nội địa ra, vào kênh Cái Tráp và kênh Hà Nam, tăng nguy cơ mất an toàn tàu thuyền khi hành trình qua khu vực

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỘNG LỰC HỌC DÒNG CHẢY, ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG CHẢY ĐẾN CHUYỂN ĐỘNG CỦA TÀU VÀ ỨNG DỤNG CFD TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG DÒNG CHẢY TUYẾN LUỒNG HÀNG HẢI

Chương 2 tập trung nghiên cứu và giải quyết các vấn đề cơ bản sau:

- Hệ thống hóa cơ sở lý luận về động lực học dòng chảy trong tuyến luồng hàng hải;

- Hệ thống hóa cơ sở lý luận về tính toán thủy triều trong hàng hải, tập trung: Lịch thủy triều Anh, bảng thủy triều Việt Nam, phương pháp tính toán thủy triều trong hàng hải, đồng thời hiện thực vấn đề nghiên cứu bằng các ví dụ cụ thể;

- Ảnh hưởng của dòng chảy đến sự chuyển động của tàu;

- Hệ thống hóa các chương trình đặc trưng phục vụ tính toán mô phỏng dòng chảy, như: Tổng quan về CFD, MIKE, Flow-3D, trên cơ sở phân tích chỉ rõ những ưu điểm và hạn chế của từng phần mềm, NCS đã lựa chọn và ứng dụng CFD với Fluent - Ansys để tính toán mô phỏng dòng chảy tuyến luồng hàng hải Hải Phòng NCS đã xây dựng quy trình chung và phân tích cụ thể bốn bước khi ứng dụng CFD tính toán mô phỏng gồm các bước sau :

Bước 1: Xây dựng mô hình nghiên cứu bám sát điều kiện thực tế

Bước 2: Vẽ mô hình, chia lưới và đặt các điều kiện biên

Bước 3: Ứng dụng CFD với Fluent - Ansys để tính toán mô phỏng để nhận các giá trị đầu ra

Bước 4: Phân tích kết quả tính toán mô phỏng, trường hợp cần thiết hiệu chỉnh lại mô hình

Hình 2.1 Quy trình chung ứng dụng CFD để tính toán mô phỏng