Chương 1 5 (c) Phương tiện lưu trữ noi: Với các mỏ dau ở ngoài khơi thi VLFSs kiểu bán nỗi va kiểu phao là nơi khai thác lý tưởng. Kết câu nổi chứa dau tại quan đảo Kamigoto, tinh Nagasaki, Nhật Ban với kích thước mỗi module: 390x97x27.6m xây dựng năm 1988 được thê hiện trong Hình 1. Các nhà máy điện gió bang VLFSs được xây dựng trên thế giới như ở Mỹ, Bồ Dao Nha, Thụy Điển thể hiện trong Hình 1. Fl00\iñÿ fIê24//A(((% Hình 1.
Hexicon, một thiết kế cua Thuy Dién cho trang trai năng lượng gió Chương 1 6 (d) Bên tàu và căn cứ nôi: Bên tàu nôi là một phân quan trọng cho việc vận chuyên hang hóa trên thê giới. Câu trúc nôi của VLFS rat ly tưởng cho tàu thuyền vì các tàu có thê neo dọc theo chiêu dài của bên. Bên phao nôi Ujina như Hình 1.7 ở Hiroshima, Nhật Bản là một bên nôi băng bêtông kéo và tạo điêu kiện cho việc neo đậu tàu thuyên Hình 1. Cầu tau ở Ujina — Nhật Bản (e) Cơ sở hạ tầng: Ngoài cầu va sân bay nổi được trình bay ở trên, ngoai ra có sân vận động nôi ở vịnh Marina — Singapore, nhà hàng Jumbo ở Hồng Kông.
các dé chăn sóng nổi ở Monaco vừa làm chỗ đậu xe. Nhiều kiến trúc sư và kỹ sư trên thé giới đã lên ý tưởng cho các thành phó nỗi bên vững. Một số hình về các ứng dụng trên được thé hiện ở Hình 1. Chương 1 7 Hình 1.
Nhà hàng Jumbo ở Hong Kong Chương 1 8 1.2 — Tính cấp thiết của đề tài Sự tương tác qua lại giữa khối lượng quán tính, thủy động lực học và những lực dan hồi được gọi là ứng xử hydroelastic. Sự tương tác giữa áp lực chất lỏng và biến dạng của kết cau là yếu t6 quan trọng phân loại bài toán hydroelastic so với các bài toán thủy động lực học khác. Tuy nhiên, kích thước điển hình cho kết cau nỗi siêu rộng VLFSs thường khoảng vài trăm mét theo phương ngang và chỉ có vài mét theo chiều sâu. Ty lệ giữa kích thước ngang và chiều day của VLFSs làm cho chúng dé uốn.
Điều này dẫn đến tương giác giữa kết cầu và sóng biến trở nên đáng quan tâm. Vì vay, phân tích hydroelastic là cần thiết. Cho đến nay nhiều mô hình số học đã được phát triển dé phân tích ứng xử hydroelastic từ những bước phân tích đơn giản nhất phân tích kết cau một phương (mô hình dầm) va vùng chat lỏng hai phương cho đến việc phân tích một cách chỉ tiết chính xác hơn với mô hình kết cau và vùng chat long theo ba phương. Tuy nhiên hiện tại chưa có nhiều nghiên cứu về hệ liên kết đàn hồi (mooring line) của tâm với đáy biển và độ cứng tối ưu của hệ neo dé kết cau làm việc hiệu quả nhất.1 Cac công trình nghiên cứu trong nước Trong nước hiện chưa có nhiều tác giả nghiên cứu chuyên sâu về VLFSs nhưng vẫn có nhiều luận án, các bài nghiên cứu được đăng tải ở các tạp chí trong nước.
Nguyễn Quốc Hòa [1] đã nghiên cứu động lực học giữa sóng biến và công trình biển noi. Trong luận văn của minh, tác giả đã dùng phương pháp BEM để giải quyết bài toán tương tac động lực học giữa công trình biển nổi chuyên dụng có kích thước lớn, hình dạng bất kỳ với sóng biển theo mô hình không gian của vật thể. Hồ Hồng Sao, Nguyễn Văn Dũng [2] nghiên cứu mô hình vật lý hiệu quả giảm sóng của đê chăn sóng nổi hình hộp cho khu tránh trú bão tàu thuyền. Nguyễn Văn Chinh [3] nghiên cứu động lực học về kết cau công trình biển trên nên san hô chịu tác dụng của tải trọng sóng biển va gió.
Ong đã sử dụng phương pháp phan tử hữu hạn để mô hình công trình biến. trong luận văn của mình ông quan niệm thay thế nền bang ngàm cứng khi kết câu và nên không tương tác. Nguyễn Quốc Hòa [4] nghiên cứu ảnh hưởng của độ sâu nước đến momen uốn dọc và lực cắt do sóng của kho chứa nỗi. Ông đã trình bày kết quả tính toán khảo sát ảnh hưởng của độ sâu nước đến lực cắt theo phương Chương 1 9 đứng và momen uốn dọc My do sóng tac dụng lên kết cau thân kho chứa nồi dạng tàu, bang phần mém Hydrostar.
Nguyễn Quốc Hòa [4] đã ứng dụng phương pháp hàm thế để giải bài toán truyền sóng đều qua đê chắn sóng dạng tường rèm theo phương pháp BEM. Bài báo này trình bày lý thuyết và thuật toán tính toán sự biến đối sóng khi lan truyền gặp các công trình chắn dạng rèm mong.2 Cac công trình nghiên cứu trên thế giới Một trong những cách tiếp cận đầu tiên là mô hình hóa cấu trúc như một tam mỏng của Utsunomiya và cộng sự [9], Kashiwagi [10] và mô hình sóng biển theo học thuyết sóng tuyến tính. đặc biệt là sau khi xây dựng Mega-Float tại vịnh Tokyo vào năm 1995. Sau đó, Endo và Yago[13] đã thực hiện nhiều thí nghiệm dé do sự biến dạng đàn hồi của mô hình VLFSs với tải trọng sóng.
Endo [14] đã phát triển mô hình phương pháp FEM với miễn thời gian được tính toán trên kết quả miễn tan số. Kashiwagi [15] dé xuất mô hình nay trong đó các hệ số thủy động lực học được tính toán chính xác dựa trên kết quả miễn tần số và băng phương pháp xấp xỉ B-spline Galerkin. Những phát triển này đã cải thiện phân tích hydroelastic với các phương pháp chính xác và hiệu quả hơn dé phân tích ứng xử của VLESs. Trong phân tích hydroelastic, có hai yếu tố cần mô hình hóa là phan kết cau nỗi và chất lỏng xung quanh.
Phần chất lỏng được mô phỏng bởi một hàm thế vận tốc thỏa mãn phương trình Laplace. Đối với phần kết cau nổi, đã có nhiều dé xuất cho các mô hình khác nhau. Watanabe và cộng sự [16] đã mô phỏng kết cấu nỗi là một tam đặc đồng nhất dựa theo lý thuyết tam Kirchhoff. Tuy nhiên, Wang va cộng sự [18] đã chỉ ra các kết quả ứng suất (momen và lực cắt) không được dự đoán chính Chương 1 10 xác và chúng không thỏa mãn các phương trình điều kiện biên, do các đáp ứng của biến dạng cắt và góc xoay được bỏ qua trong lý thuyết tấm mỏng cổ điển.
Dé giải quyết van dé này, nhiều tác gia đã áp dụng lý thuyết tam day Mindlin dé mô hình kết cầu nổi. Phương pháp BEM (bậc thấp) là một trong những phương pháp được sử dung, trong phương pháp này bé mặt tiếp xúc của kết cau nỗi và nước được chia thành những phan tử nhỏ va thé vận tốc được giả thuyết là hăng trên mỗi phan tử. Vì bước sóng của sóng tới nhỏ hơn kết cau rất nhiều, do đó cần phân chia ra nhiều phan tử để đảm bảo độ chính xác cao, bài toán có quá nhiều ân số ảnh hưởng đến vẫn đề thời gian Newman va Lee [33] đưa ra hai phương pháp dé giải quyết van dé này. Một là sử dụng phân tử biên bậc cao dé chia bề mặt kết cau, điều này giúp giảm số lượng phan tử biên nhưng vẫn dam bảo tính chính xác.
Phương pháp phan tử biên bậc cao cũng được dùng bởi Wang và Meylan [19]. Lee va Choi [20] đã phát triển một phương pháp kết hợp FEM-BEM để phân tích phản ứng đàn hỏi tức thời của VLFSs. Kashiwagi [21] đã sử dụng phương pháp tổ hợp mode dao động của ông dé mô phỏng số phan ứng tức thời của sân bay nỗi khi máy bay cất và hạ cánh sử dụng số liệu thực tế từ máy bay Boeing 747-400. Liuchao và Hua (2007) [22] đề xuất phương pháp phân tử hữu han trong miễn thời gian ba chiều dé phân tích phản ứng đàn hồi tức thời của VLFSs chịu tải trọng ngoài biến đổi.
Qiu [23] đưa ra phương pháp phan tử hữu hạn kết hợp miễn thời gian dé phân tích phản ứng thủy động lực học của dầm nổi với tải trọng di chuyển. Endo [14] đã ứng dụng phương pháp tính toán miễn thời gian của ông để mô phỏng máy bay cất và hạ cánh có xét tới sóng biển. Wang và Tay [29] giới thiệu công thức toán học cho phân tích hydroelastic của VLFSs dang pontoon trong miền tan số. Họ đã sử dụng kết hop hai phương pháp FE-BE để giải quyết bai toán: tam - nước.
Cheng và cộng sự [24] đề xuất phương pháp mở rộng miền thời gian trực tiếp dé tính toán phan ứng tức thời của VLFSs chịu đồng thời sóng tới và tải ngoài bao gồm vật nặng rơi tự do hay máy bay cất và hạ cánh. Ngoài các phương pháp số phương pháp giải tích như tô hop mode dao động cũng được nhiều nhiều tác giả thực hiện. Trong phương pháp này, toàn bộ miền chất lỏng được chia thành 2 miễn bao gồm một miền được bao phủ bởi tam và một miễn bên ngoài. Thê van toc trong môi miễn được xâp xi băng các hàm riêng trực giao.
Chương 1 11 Kashiwagi [25] đã sử dung phương pháp tô hop mode dao động dé phân tích sự chuyển động của chat lỏng. Tích phân mặt của lực thủy động lực học được chuyển đối thành tích phân đường giúp giảm đáng ké thời gian tính toán. Ismail [26] đã phát triển phương pháp kết hợp FEM-BEM theo miền thời gian trong không gian ba chiều dé phân tích phản ứng tức thời của kết cau chịu tải trọng thay đôi. Nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để phân tích ứng xử của VLFSs trong điều kiện khác nhau.
Hamamoto và Fujita [27], phát triển phương pháp hỗn hop phan tử biên — phan tử hữu hạn (BE-FE) dé xét đến liên kết giữa các module của VLFSs. Bên cạnh đó, một số phương pháp được đề xuất dé giảm ứng xử của VLFSs như: sử dụng tường chăn nước (breakwater), sử dụng các thiết bị chống chuyển động, thiết bị này dùng để phản hồi sóng và và chỉ một phần sóng nước truyền bên dưới kết cấu. Khabakhpasheva và Korobkin [28] đã sử dụng liên kết đứng dan hồi dé liên kết kết cầu nổi và đáy biển để giảm ứng xử hydroelastic của kết cấu nồi. Nguyen và cộng sự [30] đã sử dụng liên kết đàn hồi để giảm ứng xử hydroelastic của kết cau nồi.3 Mục tiêu và hướng nghiền cứu Mục tiêu chính của Luận van nay là phân tích ứng xử động lực học của kết cau tam chịu tai trọng sóng tới trong điều kiện có liên kết đàn hồi dưới đáy biển bang cách sử dụng mô hình tính toán băng phương pháp phan tử hữu han và phương pháp phân tử biên.
Các vẫn đề nghiên cứu trong Luận văn bao gồm: e Trinh bày cơ sở lý thuyết, thiết lập các ma trận khối lượng, ma trận độ cứng cho tam nỗi chịu tác dụng của sóng tới, sử dụng phương pháp phan tử hữu hạn.