chương 1. 27 CHƯƠNG 2 : NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HÀM MỤC TIÊU SỨC CẢN TÀU CONTAINER SB. Cơ sở phương pháp luận trong thiết kế hình dáng tàu container SB. Phân tích lựa chọn phương pháp xác định sức cản tàu.
Nghiên cứu, xây dựng hàm mục tiêu sức cản theo phương pháp Holtrop.1 Tổng quan về các thành phần sức cản .2 Tích hợp phương pháp Holtrop vào hàm mục tiêu sức cản.3 Nghiên cứu, xây dựng phương pháp tích phân gần đúng các hệ số hình dáng tàu trên cơ sở đường cong diện tích sườn (SAC). Tích hợp ảnh hưởng vùng nước hạn chế đến sức cản toàn tàu .1 Ảnh hưởng của vận tốc tới hạn trên tuyến luồng đến sức cản tàu SB.2 Ảnh hưởng độ sâu luồng lạch và hình dáng tàu đến sức cản tàu SB. 50 CHƯƠNG 3 : NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN TỐI ƯU THÔNG SỐ HÌNH DÁNG TÀU CONTAINER SB. Cơ sở giải thuật tối ưu di truyền trong kỹ thuật .1 Tổng quan về cơ sở tối ưu và giải thuật di truyền .2 Đánh giá hiệu quả thuật toán di truyền dựa trên các hàm toán cơ sở.
Xây dựng giải thuật tối ưu di truyền trong đề xuất hình dáng phương tiện thủy .1 Cơ chế mã hóa và chọn lựa .2 Cơ chế lai ghép .3 Cơ chế đột biến .4 Các ràng buộc thông số hình dáng tàu tiếp cận dựa trên đường cong diện tích sườn SAC 64 3. 71 CHƯƠNG 4 : NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH HÓA HÌNH DÁNG TÀU CONTAINER SB THEO HÀM THAM SỐ NUBS. Cơ sở hiệu chỉnh hình dáng tàu dựa trên đường cong SAC .1 Phương pháp hiệu chỉnh hình dáng tàu 1 – Cp .2 Phương pháp hiệu chỉnh hình dáng tàu Swing .3 Phương pháp hiệu chỉnh hình dáng tàu Lackenby .4 Về tính trơn và liên tục của đường cong SAC sau hiệu chỉnh Lackenby. Xây dựng mô hình toán đường hình dáng tàu với sự hỗ trợ của hàm tham số NUBS .1 Cơ sở toán hàm tham số trong xây dựng hình dáng tàu.2 Tính liên tục của hàm tham số trong xây dựng hình dáng tàu .3 Thiết lập phương trình toán học biểu diễn đường cong tham số NUBS (Non-Uniform B-spline) .4 Thiết lập vector nút (knot vector) .5 Thuật toán nghịch đảo NUBS (reverse engineering) từ đường cong diện tích sườn lý thuyết SAC.
Kết quả và thảo luận. 89 CHƯƠNG 5 : ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ THUẬT TOÁN XÂY DỰNG HÌNH DÁNG TÀU CONTAINER SB. Đánh giá các hệ số hình dáng theo đường cong SAC và hàm sức cản tối ưu di truyền .1 Kết quả tích phân số đường cong diện tích sườn từ hình dáng tàu mẫu .2 Đánh giá hiệu quả hình dáng tàu theo hàm mục tiêu tối ưu sức cản có xét đến ảnh hưởng độ sâu luồng lạch. Đánh giá tuyến hình tàu container 128TEU xây dựng từ hàm cơ sở NUBS .1 Kết quả đường cong diện tích sườn lý thuyết SAC sau hiệu chỉnh Lackenby .2 Kết quả mô hình toán NUBS được hiệu chỉnh theo dạng ma trận không vuông.
Đánh giá hiệu quả hình dáng tàu dựa trên tính toán mô phỏng số .1 Thiết lập các phương trình cơ bản (governing equations) và mô hình dòng rối (turbulence model) .2 Thiết lập miền tính toán, chia lưới và điều kiện biên. 123 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .124 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CỐNG BỐ CỦA NGHIÊN CỨU SINH .127 TÀI LIỆU THAM KHẢO. TỔNG HỢP CÁC BÀI BÁO, KỶ YẾU. LẬP TRÌNH CODE MATLAB .136 viii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AM Midship section Diện tích sườn giữa tàu B Breadth Chiều rộng thiết kế CB Block coefficient Hệ số béo thể tích CP Prismatic coefficient Hệ số béo lăng trụ CM Midship section coefficient Hệ số béo sườn giữa tàu CWP Waterplane area coefficient Hệ số béo diện tích mặt đường nước CF Frictional coefficient Hệ số sức cản ma sát CW Wave-making resistance coefficient Hệ số sức cản sóng The forebody, afterbody of prismatic Hệ số hình dáng lăng trụ ban đầu CPf ,a coefficient tính từ vị trí sườn giữa đến phía trước mũi, sau lái tàu The change in forebody, afterbody of Độ lệch hệ số hình dáng lăng trụ của δ CPf ,a prismatic coefficient phần trước mũi và sau lái ∆ Displacemnet Lượng chiếm nước ∇ Volume Thể tích chiếm nước D Depth Chiều cao tàu DNS Direct numerical simulation Phương pháp mô phỏng số trực tiếp Fn Froude number Hệ số Froude Froude number in shallow water Hệ số Froude theo độ sâu tuyến FnH luồng H Height Độ sâu luồng lạch Khoảng cách của trọng tâm δ C Pf ,a The forebody, afterbody of fractional hf ,a distance from midships of the tính từ vị trí sườn giữa tàu đến phía centroid of the added area mũi, sau lái Longitudinal centre of buoyancy Hoành độ tâm nổi của tàu xét từ LCB giữa tàu δ LCB The change in longitudinal centre of Độ lệch hoành độ tâm nổi giữa tàu buoyancy mẫu và tàu thiết kế LCG Longitudinal centre of gravity Hoành độ trọng tâm The forebody, afterbody of length of Chiều dài đoạn thân ống của phần LPf ,a parallel middle body trước mũi và sau lái ix The change in forebody, afterbody of Độ lệch chiều dài đoạn thân ống của δ LPf ,a length of parallel middle body tàu của phần trước mũi và sau lái GA Genetic algorithm Thuật toán tiến hóa di truyền The International Towing Tank ITTC Hiệp hội bể thử thế giới Conference L Length of ship Chiều dài thiết kế tàu Lpp Length between Perpendiculars Chiều dài lăng trụ NUBS Non-uniform B-spline Hàm tham số NUBS NURBS Non-uniform Rational B-spline Hàm tham số NURBS The Reynolds-averaged Navier– RANS Phương pháp Reynold trung bình Stokes equations RAPP the resistance of the appendages Sức cản thành phần phụ Rn Reynold number Hệ số Reynold RSM Reynolds stress equation model Mô hình ứng suất Reynolds RTR The resistance of the transom Sức cản bổ sung cho phần vách lái Rv Viscous resistance Sức cản nhớt Rw Wave-making resistance Sức cản sóng SAC Sectional area curve of ship Đường cong diện tích sườn SB Coastal Sông - Biển SW Wetted surface area of ship Diện tích mặt ướt tàu T Draft Mớn nước thiết kế Velocity field Trường vector vận tốc tàu trong tình U toán mô phỏng số V Velocity of ship Vận tốc thiết kế tàu The forebody, afterbody of fractional khoảng cách ban đầu của sườn lý x f ,a distance of any transverse section thuyết tính từ vị trí sườn giữa đến from midships phía trước mũi, sau lái tàu The change in forebody, afterbody of δ x f ,a độ lệch của sườn lý thuyết đang xét fractional distance of any transverse đến phía trước mũi, sau lái tàu section from midships The forebody, afterbody of fractional khoảng cách trọng tâm ban đầu tính x f ,a distance from midships of the từ vị trí sườn giữa đến phía trước centroid of the half-body mũi, sau lái tàu x DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Xu hướng vận tải thủy theo container trên thế giới và Đông Nam Á.2 So sánh lượng khí thải vận tải đường bộ và ven biển tại Đài Loan [7] .3 Phạm vi nội thủy và lãnh hải ven biển được quy định theo UNCLOS .4 Bản đồ lưu vực sông Mekong và mặt cắt tiêu biểu vùng ĐBSCL .5 Số liệu đo đạc dòng chảy, Tổng cục khí tượng thủy văn, 3/2020 .6 Phương tiện thủy container tiêu chuẩn .7 Phân loại phương tiện thủy container theo tuyến hoạt động .8 Quan hệ kích thước tàu container cho nhóm Panamax [23] .9 Quan hệ tỉ số kích thước L/B và B/T của nhóm tàu SB .10 Tối ưu toàn cục sử dụng trí tuệ nhân tạo .11 Phân loại mô hình toán tuyến hình tàu .12 Mặt cắt sườn theo hệ tọa độ Descart.13 Đường cong đa thức tham số theo giải thuật Ferguson & Bezier.14 Hàm toán Spline biểu diễn tuyến hình tàu .1 Vai trò của thiết kế hình dáng tàu với sự hỗ trợ của máy tính theo quy trình xoắn ốc Evans .2 Quy trình nghiên cứu, thiết kế hình dáng tàu theo mẫu [66] .3 Phân loại các cách tiếp cận tính toán sức cản tàu [67] .4 Phân bố thành phần sức cản ma sát theo thực nghiệm, ITTC 1957 & 1978 .5 So sánh hệ số hình dáng k giữa công thức hồi quy Holtrop và thực nghiệm [80] .6 Quan hệ giữa hệ số Reynold - hệ số lực cản ma sát thực nghiệm tấm phẳng, tàu mẫu Wigley, container KCS và Rhine 86 [81] .7 Quan hệ giữa hệ số Froude - hệ số lực cản sóng tàu container KCS theo Holtrop, mô phỏng số và thực nghiệm [82] .8 Thể tích phần chìm và mặt cắt ngang sườn lý thuyết .9 Đường cong SAC có đoạn thân ống .10 Tích phân xấp xỉ Simpson cho đường cong diện tích sườn Cp .11 Tàu container KCS đối chiếu thực nghiệm và tính toán số .12 Quan hệ giữa hệ số Froude - hệ số sức cản tàu container KCS theo thực nghiệm và phương pháp Holtrop với khoảng lệch chuẩn [-3,3] % .13 Sự sụt giảm vận tốc trên tuyến luồng hạn chế .14 Quan hệ sức cản sóng Rw / độ sâu không hạn chế Rw_deep và Fnh [89] .15 Quan hệ giữa hệ số Fn – hệ số sức cản dư theo độ sâu [90] .16 Tổng hợp các biến số hình dáng ảnh hưởng đến độ sâu luồng lạch và vận tốc tới hạn của tàu container SB .17 Sơ đồ tích hợp ràng buộc độ sâu luồng lạch và sụt giảm vận tốc vào hàm mục tiêu sức cản trong luận án .1 Nguyên lý tìm nghiệm của phương pháp dựa trên gradient của hàm .2 Các giá trị nghiệm cục bộ và vùng giá trị khả thi .3 Khái niệm thuyết tiến hóa .4 GA giải quyết vấn đề nghiệm cục bộ dựa trên thử sai và chọn lọc .5 Hàm toán Ackley trong bài toán tối ưu .6 Hàm toán Rastrigin trong bài toán tối ưu .7 Hàm toán Rosenbrock trong bài toán tối ưu .8 Hàm toán Zakharov trong bài toán tối ưu.9 Tiếp cận tối ưu hóa trong thiết kế tàu .10 Nguyên lý mã hóa trong thuật toán di truyền .11 Kỹ thuật mã hóa LCB trong từng cá thể trong luận án .12 Kỹ thuật mã hóa Cp trong từng cá thể trong luận án .13 Kỹ thuật mã hóa CM trong từng cá thể trong luận án .14 Tập nghiệm (x1, x2, …, xn) trong luận án .15 Tập hợp và sắp xếp các cá thể trong quần thể trong luận án .16 Nguyên lý lai ghép của giải thuật GA .17 Kỹ thuật lai ghép của giải thuật GA trong luận án .18 Nguyên lý đột biến trong giải thuật GA .19 Kỹ thuật đột biến trong giải thuật GA trong luận án .20 Hoành độ tâm nổi và đường cong diện tích sườn SAC .21 Tối ưu hình dáng tàu thông qua hiệu chỉnh thiết kế trên đường cong diện tích sườn SAC .22 Phạm vi giới hạn LCB theo vận tốc cho Series 60 và Series Wageningen (Lap) theo công thức thực nghiệm Guldhammer–Harvard (1974) .23 Phạm vi giới hạn LCB theo vận tốc dựa trên các công thức thực nghiệm Todd, Holtrop, Jensen, Delft.
