Bài viết đề cập đến việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp với phương pháp dò mặt thoáng để mô hình hóa sloshing trong các két chứa chất lỏng ở trạng thái vơi. Để nắm nội dung . | Trường Đại học Thuỷ sản Tạp chí Khoa học-Công nghệ Thủy sản Số 02/2006 MÔ HÌNH HÓA SLOSHING THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN ThS Quách Hoài Nam Khoa Cơ khí – Đại học Thủy sản Trong bài báo này, sloshing trong két chữ nhật chứa một phần chất lỏng được khảo sát. Chất lỏng được giả thiết là đồng nhất, nhớt và không nén được. Chuyển động của két và chất lỏng được giả thiết là trong mặt phẳng. Phương pháp CLEAR-VOF được sử dụng để dò vị trí mặt thoáng. Các phương trình Navier-Stokes được giải theo phương pháp phần tử hữu hạn. Để đánh giá độ chính xác của phương pháp đã sử dụng, kết quả tính được so sánh với các dữ liệu thực nghiệm. I. GIỚI THIỆU Hiện tượng sloshing liên quan đến nhiều bài toán kỹ thuật như dao động của chất lỏng trong các bể chứa dầu khi động đất xảy ra, chuyển động của nhiên liệu trong các két trên tàu và phương tiện không gian, chuyển động của nước biển phủ trên mặt boong tàu. Tải do sloshing gây ra có thể làm phá hủy kết cấu và mất ổn định tàu. Rất nhiều nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết về vấn đề này đã được thực hiện từ trước đến nay. Do các nghiên cứu thực nghiệm còn rất tốn kém, các nghiên cứu lý thuyết mà nhất các phương pháp số ngày được quan tâm. Trong các phương pháp số, phương pháp sai phân hữu hạn thường được lựa chọn, tuy nhiên gần đây phương pháp phần tử hữu hạn đã được một số tác giả nghiên cứu sử dụng do tính vạn năng của nó. Áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô hình hóa sloshing đã được thực hiện bởi khá nhiều nhà nghiên cứu như Washizu, Nakayama và Ikegawa [9], Nakayama và Washizu [6], Okamoto và Kawahara [7], Wu và ctv [10], Cho và Lee [4]. Hạn chế của các công trình này là chúng dựa trên lý thuyết dòng thế nên không cho phép mô tả chính xác chất lỏng có độ nhớt cao hay khi trong két xuất hiện các kết cấu bên trong đóng vai trò cản trở chuyển động của chất lỏng. Để nâng cao chất lượng mô hình hóa, cần đặt bài toán mang tính tổng quát hơn tức phải sử dụng phương trình Navier Stokes. Ramaswamy và ctv [8], Kim và Lee [5] là số
