NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HIỆU SỐ MỚN NƯỚC TỐI ƯU NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU TRÊN TÀU BIỂN

Chuyên khảo phân tích Nghiên cứu xác định hiệu số mớn nƣớc tối ƣu nhằm cải thiện kết quả sử dụng nhiên liệu trên tàu biển, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Trần Quốc Chuẩn
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Kim Phương
• Trường học: Trường Đại học Hàng hải Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa Học Hàng Hải
• Đề tài: Nghiên cứu Xác định Hiệu số Mớn nước Tối ưu nhằm Nâng cao Hiệu quả Sử dụng Nhiên liệu trên Tàu Biển
• Loại tài liệu: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hải Phòng

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MẶC LẠC
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tính cấp thiết của luận án
• 1.2. Mục đích nghiên cứu của luận án
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
• 1.6. Những điểm mới của luận án
• 1.7. Tổng quan về các yêu cầu của IMO đối với việc sử dụng năng lượng hiệu quả trên tàu
• 1.8. Tổng quan về chỉ số thiết kế năng lượng hiệu quả EEDI
• 1.9. Tổng quan về kế hoạch quản lý năng lượng hiệu quả SEEMP
• 1.10. Tổng quan về chỉ số khai thác năng lượng hiệu quả EEOI
• 1.11. Tổng quan về chỉ số năng lượng hiệu quả trên các tàu đang khai thác EEXI
• 1.12. Tổng quan về các giải pháp giám chỉ số EEOI
• 1.13. Tổng quan về tình hình nghiên cứu giải pháp chạy tàu và hiệu suất mặn nước tái sử dụng nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trên tàu
• 1.14. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.15. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.16. Nhận xét đánh giá về các nghiên cứu đi trước
• 1.17. Phân tích lựa chọn hướng nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu và giải pháp nghiên cứu
• 1.18. Lựa chọn hướng và mục tiêu nghiên cứu
• 1.19. Phân tích lựa chọn phương pháp nghiên cứu
• 1.20. Cơ sở giải pháp đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.21. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG
• 2.1. Cơ sở phương pháp luận trong nghiên cứu
• 2.2. Ảnh hưởng của hiệu suất mặn nước đến sự thay đổi suất công suất máy chính
• 2.3. Khái niệm về hiệu suất mặn nước
• 2.4. Ảnh hưởng của hiệu suất mặn nước đến sự thay đổi sắc cân tàu
• 2.5. Ảnh hưởng của hiệu suất mặn nước đến sự thay đổi hiệu suất của chân vịt sau và vỏ tàu
• 2.6. Cơ sở lý thuyết phương pháp số CFD
• 2.7. Hệ phương trình Navier-Stokes
• 2.8. Mô hình dòng xoáy SST K-ω
• 2.9. Cơ sở lý thuyết trong kiểm tra đánh giá kết quả mô phỏng
• 2.10. Phương pháp mô phỏng chân vịt sau và vỏ tàu
• 2.11. Cơ sở lý thuyết phương pháp mô phỏng gián tiếp
• 2.12. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH BÀI TOÁN VÀ MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU SUẤT MẶN NƯỚC ĐẾN SỰ THAY ĐỔI CÔNG SUẤT MÁY CHÍNH
• 3.1. Xây dựng mô hình bài toán tính toán ảnh hưởng của hiệu suất mặn nước đến sự thay đổi công suất máy chính
• 3.2. Các dữ liệu đầu vào
• 3.3. Thiết lập các trường hợp tính toán
• 3.4. Tính toán các thông số thay đổi của chân vịt ở điều kiện tự do và mô phỏng chân vịt hoạt động sau vỏ tàu để xác định ảnh hưởng với từng mặn nước và tác động khai thác của tàu
• 3.5. Xác định hiệu suất mặn nước tái sử dụng cho tàu ứng với từng mặn nước và tác động tàu
• 3.6. Mô phỏng tính toán hiệu suất mặn nước tái sử dụng cho Series tàu hàng 12500 DWT
• 3.7. Giới thiệu về Series tàu hàng 12500 DWT
• 3.8. Thiết lập các trường hợp và điều kiện tính toán
• 3.9. Thiết lập mô phỏng
• 3.10. Xác định sự hồi tụ của lái và kiểm tra độ tin cậy của kết quả mô phỏng tính toán
• 3.11. Kết quả tính toán ảnh hưởng của hiệu suất mặn nước đến sự thay đổi công suất máy chính
• 3.12. Giải thích bản chất vật lý dẫn tới sự thay đổi công suất máy của tàu khi tàu chạy ở các hiệu suất mặn nước và các tác động khác nhau
• 3.13. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
• 4.1. Xây dựng quy trình thử tàu khi chạy ở các hiệu suất mặn nước khác nhau
• 4.2. Lựa chọn tuyến hành trình và thời điểm để tiến hành thử
• 4.3. Xây dựng các phương án thử
• 4.4. Tiến hành điều chỉnh hiệu suất mặn nước cho tàu
• 4.5. Tiến hành thử
• 4.6. Lựa chọn tuyến thử
• 4.7. Lựa chọn phương án thử
• 4.8. Cách thức tiến hành thực nghiệm
• 4.9. Kết quả thực nghiệm
• 4.10. Kết luận chương 4
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 1: QUY TRÌNH TIẾN HÀNH THỬ NGHIỆM TRÊN TÀU LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC CHẠY TÀU Ở CÁC HIỆU SUẤT MẶN NƯỚC KHÁC NHAU

Tóm tắt

I. Tại Sao Tối Ưu Mớn Nước Tàu Biển Lại Quan Trọng 55 ký tự

Trong ngành vận tải biển, việc tiết kiệm nhiên liệu là một yếu tố then chốt để giảm chi phí khai thác và nâng cao lợi nhuận. Chi phí nhiên liệu chiếm một tỷ lệ đáng kể, thường từ 40% đến 60%, trong tổng chi phí vận hành tàu. Vì vậy, mọi nỗ lực để giảm tiêu thụ nhiên liệu tàu biển đều mang lại hiệu quả kinh tế lớn. Bên cạnh đó, các quy định quốc tế và khuynh hướng bảo vệ môi trường ngày càng thúc đẩy các doanh nghiệp vận tải biển tìm kiếm các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả. IMO (Tổ chức Hàng hải Quốc tế) và MEPC (Ủy ban Bảo vệ Môi trường Biển) đặt ra các chỉ số như EEDI (Chỉ số Thiết kế Năng lượng Hiệu quả), EEOI (Chỉ số Khai thác Năng lượng Hiệu quả), SEEMP (Kế hoạch Quản lý Năng lượng Hiệu quả của Tàu) và EEXI (Chỉ số Năng lượng Hiệu quả cho Tàu Hiện có) để khuyến khích và bắt buộc các tàu biển phải giảm thiểu lượng khí thải và tiêu thụ nhiên liệu. Tối ưu hóa mớn nước tàu biển là một trong những giải pháp đơn giản, hiệu quả và ít tốn kém nhất để đạt được mục tiêu này.

1.1. Bài Toán Tiết Kiệm Nhiên Liệu Trong Vận Tải Biển

Bài toán tiết kiệm nhiên liệu không chỉ là vấn đề kinh tế mà còn là trách nhiệm với môi trường. Theo tài liệu gốc, các chủ tàu và công ty vận tải luôn mong muốn giảm chi phí nhiên liệu, vốn chiếm tỷ trọng lớn trong chi phí khai thác. Điều này thúc đẩy các nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp công nghệ và quản lý để tối ưu hóa hiệu suất sử dụng nhiên liệu tàu biển. Các biện pháp này bao gồm cải tiến thiết kế tàu, áp dụng công nghệ mới và tối ưu hóa quy trình vận hành.

1.2. Quy Định Quốc Tế Về Hiệu Quả Năng Lượng Tàu Biển

Các quy định của IMO và MEPC đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy vận hành tàu biển tiết kiệm nhiên liệu. Các chỉ số như EEDI, EEOI, SEEMP và EEXI tạo ra một khung pháp lý và kỹ thuật để các tàu biển phải tuân thủ các tiêu chuẩn về hiệu quả năng lượng. Việc tuân thủ các quy định này không chỉ giúp giảm chi phí nhiên liệu mà còn nâng cao uy tín và trách nhiệm của doanh nghiệp trong việc bảo vệ môi trường.

1.3. Tối ưu mớn nước Giải pháp hiệu quả ít tốn kém

Tối ưu mớn nước được đánh giá là một giải pháp tiềm năng bởi tính đơn giản và không yêu cầu thay đổi kết cấu tàu. Việc này có thể thực hiện thông qua điều chỉnh ballast và phân bố hàng hóa hợp lý, nhằm đạt được hiệu suất tối ưu theo yêu cầu. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các tàu đang khai thác, khi việc thay đổi kết cấu đòi hỏi chi phí lớn và thời gian ngừng hoạt động kéo dài.

II. Thách Thức Ảnh Hưởng Của Mớn Nước Đến Hiệu Suất 58 ký tự

Mặc dù tối ưu mớn nước mang lại nhiều lợi ích, việc áp dụng nó trong thực tế không phải lúc nào cũng dễ dàng. Mớn nước không phải là một yếu tố độc lập, mà chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác như loại tàu, trọng tải, tình trạng biển, và tốc độ. Việc xác định mớn nước tối ưu đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về thủy động lực học tàu biển và khí động lực học tàu biển, cũng như khả năng mô phỏng và phân tích các kịch bản vận hành khác nhau. Ngoài ra, việc điều chỉnh mớn nước có thể ảnh hưởng đến độ ổn định tàu và các yếu tố an toàn khác, do đó cần được thực hiện một cách cẩn trọng và tuân thủ các quy trình và tiêu chuẩn an toàn.

2.1. Sự Phức Tạp Của Mối Quan Hệ Mớn Nước Hiệu Suất

Mối quan hệ giữa mớn nước và hiệu suất tàu là một vấn đề phức tạp, đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố liên quan. Theo tài liệu gốc, tàu thường được thiết kế tối ưu cho một điều kiện nhất định, thường là tốc độ thiết kế và mớn nước toàn tải. Tuy nhiên, trong quá trình khai thác, tàu thường xuyên hoạt động ở các chế độ tải và tốc độ khác nhau, đòi hỏi việc điều chỉnh mớn nước để duy trì hiệu suất tối ưu.

2.2. Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Mớn Nước Tối Ưu

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến mớn nước tối ưu, bao gồm loại tàu, trọng tải, tình trạng biển và tốc độ. Việc xác định mớn nước phù hợp đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các yếu tố này và khả năng dự đoán tác động của chúng đến hiệu suất tàu. Các công cụ mô phỏng và phân tích đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ quá trình này.

2.3. Rủi ro khi không tối ưu mớn nước Ảnh hưởng đến độ ổn định

Việc không tối ưu mớn nước có thể gây ra những ảnh hưởng tiêu cực đến sự ổn định và an toàn của tàu. Điều này đặc biệt quan trọng khi tàu hoạt động trong điều kiện thời tiết xấu hoặc trên các tuyến đường biển có nhiều rủi ro. Do đó, việc cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố an toàn là rất quan trọng khi thực hiện điều chỉnh mớn nước.

III. Hướng Dẫn Phương Pháp Nghiên Cứu Mô Phỏng Mớn Nước 59 ký tự

Để giải quyết bài toán tối ưu mớn nước, các nhà nghiên cứu và kỹ sư thường sử dụng các phương pháp mô phỏng và phân tích tiên tiến. Mô phỏng thủy động lực học (CFD) là một công cụ mạnh mẽ để dự đoán ảnh hưởng của mớn nước đến sức cản tàu biển và hiệu suất chân vịt. Các phương pháp này cho phép đánh giá hiệu quả của các cấu hình mớn nước khác nhau trước khi thực hiện các thử nghiệm thực tế. Các nghiên cứu thường tập trung vào việc xây dựng các mô hình toán học chính xác và hiệu quả để mô phỏng các hiện tượng vật lý phức tạp liên quan đến vận hành tàu biển. Ngoài ra, các thử nghiệm trên mô hình tàu và thử nghiệm thực tế trên tàu cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác thực và cải tiến các mô hình mô phỏng.

3.1. Ứng Dụng Mô Phỏng Thủy Động Lực Học CFD

Mô phỏng CFD là một công cụ quan trọng trong việc nghiên cứu tối ưu hiệu suất mớn nước. Theo tài liệu gốc, CFD được sử dụng để dự đoán ảnh hưởng của mớn nước đến sức cản tàu biển và hiệu suất chân vịt. Các kết quả mô phỏng giúp xác định các cấu hình mớn nước có tiềm năng cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu.

3.2. Xây Dựng Mô Hình Toán Học Chính Xác

Việc xây dựng các mô hình toán học chính xác là rất quan trọng để đảm bảo tính tin cậy của các kết quả mô phỏng. Các mô hình này cần phải mô tả chính xác các hiện tượng vật lý phức tạp liên quan đến vận hành tàu biển, bao gồm dòng chảy, áp suất và tương tác giữa thân tàu và nước.

3.3. Thử nghiệm trên mô hình Xác thực và cải tiến mô hình

Thử nghiệm trên mô hình tàu và thử nghiệm thực tế trên tàu đóng vai trò quan trọng trong việc xác thực và cải tiến các mô hình mô phỏng. Các kết quả thử nghiệm giúp đánh giá tính chính xác của mô hình và điều chỉnh các thông số để cải thiện khả năng dự đoán.

IV. Kết Quả Đánh Giá Hiệu Quả Tối Ưu Mớn Nước Trên Tàu 59 ký tự

Các nghiên cứu và ứng dụng thực tế đã chứng minh rằng việc tối ưu mớn nước có thể mang lại những cải thiện đáng kể về hiệu quả sử dụng nhiên liệu. Mức tiết kiệm nhiên liệu có thể đạt được tùy thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại tàu, điều kiện vận hành và phương pháp tối ưu hóa. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh mớn nước có thể giúp giảm tiêu thụ nhiên liệu tàu biển từ 2% đến 5%. Ngoài ra, việc tối ưu hóa mớn nước cũng có thể giúp cải thiện độ ổn định tàu và giảm thiểu sức cản tàu biển, từ đó nâng cao hiệu suất tổng thể của tàu.

4.1. Mức Tiết Kiệm Nhiên Liệu Đạt Được

Việc tối ưu mớn nước có thể mang lại mức tiết kiệm nhiên liệu đáng kể, tùy thuộc vào nhiều yếu tố. Theo tài liệu, mức tiết kiệm có thể dao động từ 2% đến 5%. Tuy nhiên, các nghiên cứu khác có thể cho thấy các kết quả khác nhau, tùy thuộc vào loại tàu, điều kiện vận hành và phương pháp tối ưu hóa.

4.2. Cải Thiện Độ Ổn Định Tàu

Ngoài việc tiết kiệm nhiên liệu, tối ưu hóa mớn nước còn có thể cải thiện độ ổn định tàu. Điều này đặc biệt quan trọng trong điều kiện thời tiết xấu hoặc trên các tuyến đường biển có nhiều rủi ro. Việc duy trì độ ổn định tốt giúp đảm bảo an toàn cho tàu và hàng hóa.

4.3. Giảm thiểu sức cản tàu biển Yếu tố quyết định hiệu quả

Giảm thiểu sức cản của tàu là một yếu tố quan trọng để nâng cao hiệu quả. Bằng cách tối ưu hóa mớn nước, có thể giảm được diện tích tiếp xúc của thân tàu với nước, từ đó giảm sức cản và tiêu thụ năng lượng.

V. Ứng Dụng Thực Tiễn Case Study Tối Ưu Mớn Nước Tàu 57 ký tự

Các case study tối ưu mớn nước trên các loại tàu khác nhau đã cung cấp những bằng chứng thuyết phục về hiệu quả của phương pháp này. Ví dụ, một nghiên cứu trên tàu container cho thấy rằng việc điều chỉnh mớn nước có thể giúp giảm đáng kể sức cản tàu biển và cải thiện hiệu suất chân vịt. Một nghiên cứu khác trên tàu chở dầu cho thấy rằng việc tối ưu hóa mớn nước có thể giúp giảm thiểu lượng khí thải và đáp ứng các tiêu chuẩn về bảo vệ môi trường. Các ứng dụng thực tiễn này cho thấy rằng việc tối ưu mớn nước là một giải pháp khả thi và hiệu quả cho nhiều loại tàu khác nhau.

5.1. Nghiên Cứu Trên Tàu Container

Các nghiên cứu trên tàu container đã chứng minh rằng việc điều chỉnh mớn nước có thể giúp giảm đáng kể sức cản tàu biển và cải thiện hiệu suất chân vịt. Điều này mang lại lợi ích kinh tế lớn cho các công ty vận tải container, vốn phải đối mặt với chi phí nhiên liệu cao.

5.2. Nghiên Cứu Trên Tàu Chở Dầu

Các nghiên cứu trên tàu chở dầu cho thấy rằng việc tối ưu hóa mớn nước có thể giúp giảm thiểu lượng khí thải và đáp ứng các tiêu chuẩn về bảo vệ môi trường. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh các quy định về khí thải ngày càng nghiêm ngặt.

5.3. Bài học từ các ứng dụng thực tế trên các loại tàu

Các bài học từ các ứng dụng thực tế trên các loại tàu khác nhau cho thấy rằng việc tối ưu hóa mớn nước là một giải pháp linh hoạt và hiệu quả, có thể được áp dụng cho nhiều loại tàu khác nhau. Điều này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về đặc điểm của từng loại tàu và điều kiện vận hành cụ thể.

VI. Tương Lai Xu Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Mớn Nước 59 ký tự

Trong tương lai, việc nghiên cứu tối ưu hiệu suất mớn nước sẽ tiếp tục được đẩy mạnh để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao về hiệu quả sử dụng nhiên liệu và bảo vệ môi trường. Các xu hướng phát triển bao gồm việc sử dụng các công cụ mô phỏng tiên tiến hơn, tích hợp dữ liệu thực tế từ các tàu đang vận hành và phát triển các hệ thống điều khiển tàu biển thông minh có khả năng tự động điều chỉnh mớn nước để đạt được hiệu suất tối ưu. Ngoài ra, việc nghiên cứu các vật liệu và thiết kế mới cho thân tàu cũng có thể giúp giảm sức cản tàu biển và cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu.

6.1. Công Cụ Mô Phỏng Tiên Tiến

Việc sử dụng các công cụ mô phỏng tiên tiến hơn sẽ giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả của các nghiên cứu về tối ưu mớn nước. Các công cụ này có khả năng mô phỏng các hiện tượng vật lý phức tạp hơn và tích hợp nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tàu.

6.2. Hệ Thống Điều Khiển Tàu Biển Thông Minh

Phát triển các hệ thống điều khiển tàu biển thông minh có khả năng tự động điều chỉnh mớn nước là một hướng đi đầy triển vọng. Các hệ thống này có thể sử dụng dữ liệu thời gian thực để điều chỉnh mớn nước một cách linh hoạt và đạt được hiệu suất tối ưu trong mọi điều kiện vận hành.

6.3. Vật liệu và thiết kế mới cho thân tàu Giảm sức cản

Nghiên cứu các vật liệu và thiết kế mới cho thân tàu cũng có thể giúp giảm sức cản tàu biển và cải thiện hiệu quả sử dụng nhiên liệu. Các vật liệu mới có thể có bề mặt nhẵn hơn hoặc khả năng giảm ma sát tốt hơn, trong khi các thiết kế mới có thể giảm thiểu lực cản do sóng và dòng chảy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BÞ GIAO THÔNG V¾N TÀI BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR£âNG Đ¾I HâC HÀNG HÀI VIàT NAM TRÄN QUæC CHUÆN NGHIÊN CĄU XÁC ĐàNH HIàU Sæ MàN N£àC TæI £U NH¾M NÂNG CAO HIàU QUÀ SĀ DĀNG NHIÊN LIàU TRÊN TÀU BIàN LUÀN ÁN TIÀN S) KĀ THUÀT HÀI PHÒNG - 2024 BÞ GIAO THÔNG V¾N TÀI BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O TR£âNG Đ¾I HâC HÀNG HÀI VIàT NAM TRÄN QUæC CHUÆN NGHIÊN CĄU XÁC ĐàNH HIàU Sæ MàN N£àC TæI £U NH¾M NÂNG CAO HIàU QUÀ SĀ DĀNG NHIÊN LIàU TRÊN TÀU BIàN LUÀN ÁN TIÀN S) KĀ THUÀT NGÀNH: KHOA HâC HÀNG HÀI; Mà Sà: 9840106 CHUYÊN NGÀNH: KHOA HâC HÀNG HÀI Ng°ãi h°áng d¿n khoa hãc: 1. Nguyßn Kim Ph°¡ng 2. TrÁn Ngãc Tú HÀI PHÒNG - 2024 LâI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cău cāa riêng tôi và không có b¿t kỳ sự trùng lặp nào vái các công trình khác đã đ°ợc công bá. Các sá liáu, kÁt luÁn nêu trong luÁn án là trung thực, có ngußn gác rõ ràng.

Những kÁt luÁn khoa hãc cāa luÁn án ch°a từng đ°ợc công bá. HÁi Phòng, ngày tháng năm 2024 Nghiên cąu sinh TrÅn Quçc ChuÇn i LâI CÀM ¡N Tr°ác hÁt, tôi muán bày tß lòng biÁt ¡n đÁn Tr°ãng Đ¿i hãc Hàng hÁi Viát Nam vì đã t¿o điều kián cho viác thực hián LuÁn án này. Tôi cũng r¿t cÁm kích sự hỗ trợ cāa Khoa Hàng hÁi, Vián Đào t¿o Sau đ¿i hãc và Trung tâm Hu¿n luyán thuyền viên, cũng nh° sự giúp đỡ cāa các giáo viên và đßng nghiáp cāa mình t¿i Tr°ãng Đ¿i hãc Hàng hÁi Viát Nam. Tôi muán gửi lãi tri ân tái PGS.

Nguyßn Kim Ph°¡ng và PGS. TrÁn Ngãc Tú vì đã hỗ trợ và h°áng d¿n tôi trong suát quá trình nghiên cău và thực hián LuÁn án tiÁn s*. Tôi cũng muán cÁm ¡n các thành viên trong các Hßi đßng bÁo vá, hßi thÁo khoa hãc và đánh giá LuÁn án đã đóng góp ý kiÁn và hỗ trợ tôi trong viác tiÁp thu kiÁn thăc khoa hãc và làm rõ các v¿n đề liên quan. Cuái cùng, tôi muán gửi lãi cÁm ¡n sâu sÃc đÁn gia đình, b¿n bè và đßng nghiáp vì đã luôn đßng viên, khích lá và giúp đỡ tôi trong suát quá trình hoàn thành LuÁn án tiÁn s* này.

HÁi Phòng, ngày tháng năm 2024 Nghiên cąu sinh TrÅn Quçc ChuÇn ii MĀC LĀC LâI CAM ĐOAN. iii DANH MĀC CÁC CHĂ VIÀT TÀT. vii DANH MĀC CÁC KÝ HIàU. viii DANH MĀC HÌNH V¾.

x DANH MĀC BÀNG BIàU. Tính c¿p thiÁt cāa luÁn án. Mÿc đích nghiên cău cāa luÁn án. Đái t°ợng và ph¿m vi nghiên cău.

Ph°¡ng pháp nghiên cău. Ý ngh*a khoa hãc và thực tißn cāa luÁn án. Những điểm mái cāa luÁn án. Táng quan về các yêu cÁu cāa IMO đái vái viác sử dÿng năng l°ợng hiáu quÁ trên tàu.

Táng quan về chß sá thiÁt kÁ năng l°ợng hiáu quÁ EEDI. Táng quan về kÁ ho¿ch quÁn lý năng l°ợng hiáu quÁ SEEMP. Táng quan về chß sá khai thác năng l°ợng hiáu quÁ EEOI. Táng quan về chß sá năng l°ợng hiáu quÁ trên các tàu đang khai thác EEXI.

Táng quan về các giÁi pháp giÁm chß sá EEOI. Táng quan về tình hình nghiên cău giÁi pháp ch¿y tàu å hiáu sá mán n°ác tái °u nhằm nâng cao hiáu quÁ sử dÿng năng l°ợng trên tàu. Tình hình nghiên cău trên thÁ giái. Tình hình nghiên cău trong n°ác.

NhÁn xét đánh giá về các nghiên cău đi tr°ác. Phân tích lựa chãn h°áng nghiên cău, ph°¡ng pháp nghiên cău và giái h¿n nghiên cău. Lựa chãn h°áng và mÿc tiêu nghiên cău. Phân tích lựa chãn ph°¡ng pháp nghiên cău.

C¡ så giái h¿n đái t°ợng và ph¿m vi nghiên cău. KÁt luÁn ch°¡ng 1. C¡ Sä LÝ THUYÀT PHĀC VĀ LĄA CHâN PH£¡NG PHÁP MÔ PHäNG. C¡ så ph°¡ng pháp luÁn trong nghiên cău Ánh h°ång cāa hiáu sá mán n°ác đÁn sự thay đái su¿t công su¿t máy chính.

Khái niám về hiáu sá mán n°ác. Ành h°ång cāa hiáu sá mán n°ác đÁn sự thay đái su¿t công su¿t máy chính. Ành h°ång cāa hiáu sá mán n°ác đÁn sự thay đái săc cÁn tàu. Ành h°ång cāa hiáu sá mán n°ác đÁn sự thay đái hiáu su¿t cāa chân vát sau vß tàu.

C¡ så lý thuyÁt ph°¡ng pháp sá CFD. Há ph°¡ng trình Navier-Stokes. Mô hình dòng rái SST K- ω. C¡ så lý thuyÁt trong kiểm tra đánh giá kÁt quÁ mô phßng.

Ph°¡ng pháp mô phßng chân vát sau vß tàu. C¡ så lý thuyÁt ph°¡ng pháp mô phßng gián tiÁp. KÁt luÁn ch°¡ng 2. XÂY DĄNG MÔ HÌNH BÀI TOÁN VÀ MÔ PHäNG TÍNH TOÁN ÀNH H£äNG CĂA HIàU Sæ MàN N£àC ĐÀN SĄ THAY ĐàI CÔNG SUÂT MÁY CHÍNH.

Xây dựng mô hình bài toán tính toán Ánh h°ång cāa hiáu sá mán n°ác đÁn sự thay đái công su¿t máy chính. Các dữ liáu đÁu vào. ThiÁt lÁp các tr°ãng hợp tính. Tính toán các thông sá thāy đßng cāa chân vát å điều kián tự do và Mô phßng chân vát ho¿t đßng sau vß tàu để xác đánh mái quan há 5Trim 3 Ps6 ăng vái từng mán n°ác và tác đß khai thác cāa tàu.

Xác đánh hiáu sá mán n°ác tái °u cho tàu ăng vái từng mán n°ác và tác đß tàu. Mô phßng tính toán hiáu sá mán n°ác tái °u cho Serries tàu hàng 12500 DWT. Giái thiáu về Serries tàu hàng 12500 DWT. ThiÁt lÁp các tr°ãng hợp và điều kián tính toán.

ThiÁt lÁp mô phßng. Xác đánh sự hßi tÿ cāa l°ái và kiểm tra đß tin cÁy cāa kÁt quÁ mô phßng tính toán. KÁt quÁ tính toán Ánh h°ång cāa hiáu sá mán n°ác đÁn sự thay đái công su¿t máy chính. GiÁi thích bÁn ch¿t vÁt lý d¿n tái sự thay đái công su¿t máy cāa tàu khi tàu ch¿y å các hiáu sá mán n°ác và các tác đß khác nhau.

KÁt luÁn ch°¡ng 3. THĄC NGHIàM ĐÁNH GIÁ ĐÞ TIN C¾Y CĂA KÀT QUÀ MÔ PHäNG. Xây dựng quy trình thử tàu khi ch¿y å các hiáu sá mán n°ác khác nhau. Lựa chãn tuyÁn hành trình và thãi điểm để tiÁn hành thử.

Xây dựng các ph°¡ng án thử. TiÁn hành điều chßnh hiáu sá mán n°ác cho tàu. TiÁn hành thử. Lựa chãn tuyÁn thử.

Lựa chãn ph°¡ng án thử. Cách thăc tiÁn hành thực nghiám. KÁt quÁ thực nghiám. KÁt luÁn ch°¡ng 4.

119 KÀT LU¾N VÀ KIÀN NGHà. 121 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HâC CÔNG Bæ. 123 TÀI LIàU THAM KHÀO. 124 PHĀ LĀC 1: QUY TRÌNH TIÀN HÀNH THĀ NGHIàM TRÊN TÀU LIÊN QUAN ĐÀN VIàC CH¾Y TÀU ä CÁC HIàU Sæ MàN N£àC KHÁC NHAU.

GIÂY XÁC NH¾N KÀT QUÀ THĀ NGHIàM TRÊN TÀU. GIÂY XÁC NH¾N CĂA CÔNG TY Cà PHÄN QUæC TÀ TR£âNG MINH. 143 vi DANH MĀC CÁC CHĂ VIÀT TÀT Chữ viết tắt Tên đầy đủ bằng tiếng Anh Tên đầy đủ bằng tiếng Việt Tính toán đßng lự hãc l°u CFD Computational Fluid Dynamic ch¿t Det Norske Veritas Germany DNV-GL Đăng kiểm DNV 3 GL Loyds DTMB David Taylor Model Basin Mô hình tàu DTMB DWT Deadweight Tonnage Trãng tÁi toàn phÁn Chß sá thiÁt kÁ năng l°ợng EEDI Energy Efficiency Design Index hiáu quÁ Energy Efficiency Existing Ship Chß sá năng l°ợng hiáu quÁ EEXI Index vái các tàu đang khai thác Energy Efficiency Operational Chß sá khai thác năng l°ợng EEOI Indicator hiáu quÁ International Maritime IMO Tá chăc hàng hÁi thÁ giái Organization Thực nghiám đßng lực hãc EFD Experimental Fluid Dynamics ch¿t lßng KCS Kriso containership Mô hình tàu container KCS LES Large Eddy Simulation Mô phßng xoáy lán International Convention for the Công °ác quác tÁ về phòng MARPOL Prevention of Pollution from ngừa ô nhißm từ tàu Ships The Marine Environment Āy ban bÁo vá môi tr°ãng MEPC Protection Committee biển PBCF Propeller Boss Cap Fins Mũ chân vát có cánh Reynolds-Averaged Navier- Ph°¡ng trình Navier-Stokes RANSE Stokes Equations vái sá Reynolds trung bình Ship Energy Efficiency Chß sá quÁn lý năng l°ợng SEEMP Management Plan hiáu quÁ VoF Volume of Fluid Thể tích ch¿t lßng vii DANH MĀC CÁC KÝ HIàU Ký hiệu Đơn vị Tên ký hiệu LPP [m] Chiều dài hai trÿ L [m] Chiều dài tàu LWL [m] Chiều dài đ°ãng n°ác B [m] Chiều rßng tàu t¿i mán n°ác thiÁt kÁ H [m] Chiều cao m¿n cāa tàu d [m] Mán n°ác cāa tàu dA [m] Mán n°ác cāa tàu đo t¿i đ°ãng vuông góc lái dF [m] Mán n°ác cāa tàu đo t¿i đ°ãng vuông góc mũi  m3 Thể tích chiÁm n°ác CB [-] Há sá béo thể tích cāa tàu S [m2] Dián tích mặt °át vß tàu Trim [m] Hiáu sá mán n°ác cāa tàu LCB [m] Hoành đß tâm nái cāa tàu Re [-] Sá Reynolds cāa tàu Fr [-] Sá Froude cāa tàu RT [kN] Săc cÁn toàn bß cāa tàu CT [-] Há sá săc cÁn táng cāa tàu CF [-] Há sá thành phÁn lực cÁn ma sát CVP [-] Há sá thành phÁn lực cÁn hình dáng viii CW [-] Há sá thành phÁn lực cÁn sóng CA [-] Há sá thành phÁn lực cÁn nhám CAP [-] Há sá thành phÁn lực cÁn phÁn nhô CAA [-] Há sá thành phÁn lực cÁn không khí t [-] Há sá lực hút w [-] Há sá dòng theo øH [-] Hiáu su¿t vß tàu PS [kW] Công su¿t máy chính Vs [knots] Tác đß tàu n [rps] Vòng quay cāa chân vát Q [kN.m] Mô men cāa chân vát KQ [-] Há sá mô men cāa chân vát khi làm viác å chÁ đß tự do KQship [-] Há sá mô men cāa chân vát khi làm viác sau vß tàu KT [-] Há sá lực đẩy cāa chân vát khi làm viác å chÁ đß tự do ·0 [-] Hiáu su¿t cāa chân vát làm viác trong điều kián tự do J [-] B°ác tiÁn t°¡ng đái cāa chân vát ix DANH MĀC HÌNH V¾ Hình 1. Khái niám về chß sá EEDI.

Yêu cÁu về măc giÁm chß sá EEDI cāa IMO theo lß trình. Yêu cÁu về măc giÁm chß sá EEXI cāa IMO theo lß trình. Tr¿ng thái bề mặt thân tàu sau mßt thãi gian khai thác. Mô hình tàu DTMB cāa Mā dùng để nghiên cău [13].

Thử mô hình DTMB t¿i bể thử cāa CTO, Ba Lan [14]. Sự thay đái săc cÁn tàu å các đß chúi khác nhau khi sử dÿng hai ph°¡ng pháp tính khác nhau (thực nghiám và CFD) khi tàu ch¿y t¿i tác đß V=2. KÁt quÁ tính toán măc tiÁt kiám nhiên liáu thu đ°ợc theo các ph°¡ng pháp khác nhau khi tàu ch¿y å các hiáu sá mán n°ác khác nhau t¿i tác đß t°¡ng đái Fn=0. KÁt quÁ mô phßng hình dáng sóng t¿i mũi tàu.

Mô hình tàu container đ°ợc Nhóm tác giÁ Islam H. sử dÿng trong nghiên cău.