##plugins.themes.huaf_theme.article.main##
Tóm tắt
Nghiên cứu này trình bày kết quả ứng dụng phương pháp CFD để tạo bể thử số (numerical towing tank) thử kéo lực cản tàu FAO số hiệu 5a trên máy tính. Giải pháp số để giải hệ phương trình Reynolds-Averages Naviers-Stoke của dòng chảy nhớt có mặt thoáng chảy qua vỏ tàu là hai phần mềm CFD thương mại Simerics MP và OrCA3D Marine CFD. Có hai kết quả chính của nghiên cứu này. Kết quả thứ nhất về phương pháp sử dụng bể thử số bằng công cụ OrCA3D và Simerics giúp giảm thao tác trong việc chuẩn bị mô hình hình học, chia lưới so với các phần mềm CFD tổng quát khác như Star-CMM++, Ansys Fluent, hoặc Open FOAM vì lưới và miền tính toán được tạo tự động. Kết quả thứ hai về đặc điểm thủy động của dòng chảy, tại tốc độ khai thác tàu 9 knots của tàu FAO, lực cản tổng có độ sai số tương đối là 4.89% so với kết quả trong bể thử vật lý. Các biểu đồ phân bố áp suất, vận tốc của dòng chảy đều thu được dưới dạng biểu đồ màu rõ nét. Đặc biệt, biên dạng sóng trên vỏ tàu và phân bố chiều cao sóng trên mặt thoáng thu được từ bể thử tương đồng với hiện tượng sóng ngang và sóng dọc khi tàu di chuyển trong thực tế.
Từ khóa: Phân bố vận tốc, Phân bố áp suất, Computational Fluid Dynamcis, free surface flow
Abstract
This study presents the application of Computational Fluid Dynamics (CFD) methods to establish a numerical towing tank for the resistance test of the FAO No. 5a ship model. The numerical solution to solve the Reynolds-Averaged Navier–Stokes (RANS) equations governing viscous free-surface flow around the hull is comercial code, Simerics MP and OrCA3D Marine CFD.
The study delivers two key outcomes. First, the proposed methodology for constructing a numerical towing tank using Orca3D and Simerics reduces the overall model preparation and setup time compared with general-purpose CFD solvers such as STAR-CCM++, ANSYS Fluent, or OpenFOAM. Second, in terms of hydrodynamic performance, the total resistance obtained at the ship’s service speed of 9 knots shows a relative deviation of only 4.89% compared with the experimental test data. In addition, high-resolution contour maps of pressure and velocity distributions were obtained, providing clear visualization of the flow field. Notably, the computed wave pattern along the hull and the free-surface elevation distribution exhibit strong agreement with the observed transverse and divergent wave systems generated by the ship in real operating conditions.
Keywords: Computational Fluid Dynamics (CFD); Numerical towing tank; Ship resistance; RANS equations; Free-surface flow; Hydrodynamic performance; Orca3D Marine CFD; Simerics-MP