ให้ความรู้เกี่ยวกับเรือ

การขนส่งทางทะเลมีสัดส่วนมากกว่า 80% ของการค้าระหว่างประเทศ มีการอำนวยความสะดวกด้วยโครงสร้างส่วนบน เช่น เรือโดยสาร เรือคอนเทนเนอร์ เรือบรรทุกน้ำมัน และแพขนานยนต์แบบม้วนขึ้น-ลง ทำให้มีประสิทธิภาพและประสิทธิผล อย่างไรก็ตาม มีความจำเป็นเร่งด่วนที่จะต้องทำให้การขนส่งประหยัดมากขึ้น ในเรื่องนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการศึกษามากมายเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพแอโรไดนามิกของเรือ ซึ่งเผชิญกับแรงลากที่สำคัญจากลมบนตัวเรือเหนือน้ำ ซึ่งเป็นลำตัวที่มองเห็นได้ของเรือ เมื่อแล่น เมื่อเร็วๆ นี้ กลุ่มวิจัยความร่วมมือระหว่างประเทศ ประกอบด้วย Dr.Ngoc-Tam Bui ผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่วิทยาลัยวิศวกรรมระบบและวิทยาศาสตร์แห่ง Shibaura Institute of Technology และ Dr. Ngo Van He และ Dr. Ngo Van Hien รองศาสตราจารย์จาก มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีฮานอย - ได้จำลองและเปรียบเทียบส่วนโค้ง (ส่วนหน้าของลำเรือ) แบบต่างๆ ซึ่งลดแรงต้านลมทั้งหมดที่กระทำต่อเรือ ผลงานของพวกเขาเผยแพร่ทางออนไลน์ในวันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2566 และตีพิมพ์ในเล่มที่ 270 ของวารสาร Ocean Engineering เมื่อวันที่ 15 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2566 อาจารย์บุ๋ยอธิบายระเบียบวิธีวิจัยพอสังเขป "งานนี้ใช้ ANSYS-Fluent ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์เชิงพาณิชย์ สำหรับการจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ในกรณีนี้ เรือ โดยสารขนาดเล็ก (มีและไม่มีฝาครอบหัวเรือ) และสภาพแวดล้อมถูกแบ่งออกเป็นองค์ประกอบนับล้านโดยใช้ตาข่าย -- ตารางตัวเลข จากนั้น 'สมการนาเวียร์-สโตกส์โดยเฉลี่ยของเรย์โนลด์ส' ซึ่งแสดงถึงการเคลื่อนที่ของของไหลตามเวลาเฉลี่ยสำหรับแต่ละองค์ประกอบได้รับการแก้ไขโดยใช้แบบจำลองความหนืดแบบปั่นป่วน (turbulent viscous model) ผลลัพธ์ที่รวมกันทำให้แรงลมที่กระทำต่อเรือเหนือน้ำ ตัวถัง" นักวิจัยพบว่าตาข่ายที่ละเอียดกว่าให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำกว่า โดยมีองค์ประกอบ 23.62 ล้านชิ้นเป็นจำนวนที่เหมาะสม นอกจากนี้ แบบจำลองที่เรียกว่า 'detached-eddy-simulation (DES) k-ε' ให้แรงลมที่ต่ำที่สุดจากแบบจำลองความหนืดปั่นป่วนห้าแบบที่ทดสอบในงานนี้ เมื่อใช้ตาข่ายที่เหมาะสมและแบบจำลอง DES k-ε นักวิจัยได้ทำการจำลอง CFD สำหรับฝาครอบคันชักรูปจานแบนเจ็ดแบบที่มีความยาวและความสูงต่างกัน เช่นเดียวกับฝาครอบแบบเพรียวลมทั่วไป "พื้นที่ความดันไดนามิกรอบหัวเรือและแรงต้านของลมลดลงอย่างมากด้วยความสูงที่เพิ่มขึ้นของฝาครอบเพลทแบน เรือเผชิญแรงต้านโดยรวมที่ต่ำกว่า 38.71% ด้วยฝาครอบหัวเรือสูง 2.4 ม. มากกว่าส่วนสูง 0.37 ม. ค่านี้คือ คล้ายกับการลดลง 42.41% สำหรับเรือที่มีฝาปิดคล่องตัว” ศ.บุยเน้นย้ำ ในงานวิจัยนี้ นักวิจัยยังได้เน้นย้ำถึงผลกระทบของทิศทางลมที่มีต่อประสิทธิภาพทางอากาศพลศาสตร์ของเรือ แรงลากจะสูงที่สุด โดยไม่คำนึงถึงคันชักเมื่อลมพัดทำมุม 20 oกับทิศทางของเรือ นอกจากนี้ เกือบเป็นศูนย์สำหรับ 90 o . ในมุมกว้างขึ้น แรงลมจะกลับทิศทาง ช่วยในการเคลื่อนที่ของเรือ ศาสตราจารย์ Bui กล่าวถึงศักยภาพในอนาคตของผลงานในปัจจุบันว่า "ฝาครอบคันชักแบบจานเรียบที่เสนอนั้นง่ายต่อการผลิต และลดแรงต้านลมที่กระทำต่อเรือเกือบพอๆ กับฝาครอบแบบเพรียวลม ดังนั้น มันจะปรับปรุงประสิทธิภาพแอโรไดนามิก ของเรือโดยสารขนาดเล็ก ส่งผลให้ประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงมากขึ้น และประหยัดน้ำมันในการขนส่งทางทะเล” การค้นพบของงานนี้สามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์สำหรับนักออกแบบเรือและวิศวกรในการปรับการใช้เชื้อเพลิงให้เกิดประโยชน์สูงสุด ซึ่งจะนำไปสู่การขนส่งที่ประหยัดมากขึ้น