Mô phỏng chính xác chuyển động quay trở trái/phải của tàu ở quy mô thực tế bằng công nghệ CFD
Ứng dụng dữ liệu đo đạc thực tế trên tàu, tăng cường công nghệ phân tích nhằm đóng góp vào an toàn hàng hải và tiết kiệm năng lượng cho tàu thuyền
Công ty Cổ phần Điện tử Furuno (Furuno Electric Co., Ltd.)
08/09/2026 15:07
Công ty Cổ phần Điện tử Furuno (Trụ sở chính: Thành phố Nishinomiya, Tỉnh Hyogo; Tổng Giám đốc kiêm Giám đốc Điều hành: Yukio Furuno; sau đây gọi là "Công ty") đã hợp tác cùng Công ty Cổ phần Đóng tàu Shin Kurushima Sanoyas để tái hiện với độ chính xác cao chuyển động quay trở trái/phải của tàu chở dầu ở kích thước thực tế bằng phương pháp CFD (Động lực học chất lưu tính toán), đồng thời xác thực tính chuẩn xác của kết quả phân tích thông qua việc so sánh và đối chiếu với dữ liệu đo đạc trực tiếp trên tàu. Nghiên cứu này là một nỗ lực mang tính tiên phong trong việc trực tiếp ứng dụng phân tích CFD ở quy mô kích thước thật đối với các bài thử nghiệm quay trở cả hai mạn của thương thuyền thực tế, từ đó kiểm chứng độ chính xác trong công tác dự đoán so với số liệu đo đạc thực địa.
Nỗ lực này là một phần trong các hoạt động nghiên cứu và phát triển do công ty thúc đẩy nhằm nâng cao độ chính xác trong dự đoán tính năng điều động tàu dựa trên dữ liệu vận hành thực tế, đồng thời củng cố các công nghệ hỗ trợ hành trình an toàn. Kết quả nghiên cứu đã được công bố rộng rãi đến các chuyên gia trong và ngoài nước tại "Hội nghị mùa Thu 2025 của Hiệp hội Kiến trúc sư Hải quân và Kỹ sư Đại dương Nhật Bản (JASNAOE)" cũng như tại Hội nghị quốc tế "Symposium on Naval Hydrodynamics (SNH) 2026", khẳng định công nghệ phân tích CFD độ chính xác cao cùng giá trị ứng dụng kỹ thuật thực tiễn của công ty.
Bối cảnh và tổng quan nghiên cứu
Vận tải biển là hạ tầng xã hội huyết mạch nâng đỡ chuỗi logistics toàn cầu; do đó, nhu cầu về công nghệ dự đoán tính năng điều động tàu với độ chính xác cao ngày càng trở nên cấp thiết nhằm giảm thiểu rủi ro va chạm, mắc cạn, duy trì hành trình ổn định và tiết kiệm năng lượng. Các phương pháp thử nghiệm tàu thực tế hay thử nghiệm mô hình thu nhỏ truyền thống gặp phải nhiều rào cản như đòi hỏi trang thiết bị và nhân lực quy mô lớn, dễ bị chi phối bởi điều kiện ngoại cảnh (thời tiết, sóng gió) cùng chi phí thử nghiệm đắt đỏ.
Vì vậy, ngành hàng hải đang rất cần một phương pháp đánh giá dung hòa được cả tính hiệu quả lẫn độ chuẩn xác. Furuno đã ứng dụng CFD để tái hiện bằng số học các hiện tượng thủy động lực học và chuyển động của thân tàu ở tỷ lệ thực tế, hướng tới tối ưu hóa hiệu suất cũng như nâng cao độ chính xác khi đánh giá khả năng điều động tàu. Trong nghiên cứu này, mẫu tàu chở dầu "Sanoyas Tanker" của Công ty Cổ phần Đóng tàu Shin Kurushima Sanoyas đã được chọn làm đối tượng phân tích CFD cho chuyển động quay trở mạn trái và mạn phải ở kích thước thực tế, qua đó kiểm chứng độ chuẩn xác của mô hình dự đoán thông qua đối chiếu với dữ liệu đo đạc thực nghiệm.
Nội dung nghiên cứu và tóm tắt kết quả
Khi phân tích quãng đường tiến trước khi bắt đầu quay trở (advance) và vòng quay trở (turning circle) trong bài thử nghiệm quay trở, kết quả dự đoán bằng CFD cho thấy sự trùng khớp rất tốt với số liệu đo đạc thực tế trên tàu. Đặc biệt đối với đường kính vòng quay trở, sai số đạt dưới 1% khi bẻ lái sang mạn phải và dưới 5% khi bẻ lái sang mạn trái, khẳng định khả năng dự đoán đạt độ chính xác cao ở mức độ ứng dụng thực tiễn. Những kết quả này chứng minh rằng việc tính đến độ nhám bề mặt vỏ tàu và bánh lái tương đương tàu thật, kết hợp phân tích CFD trực tiếp ở quy mô thực tế, có thể tái hiện đặc tính quay trở của con tàu với độ chính xác vượt trội.
Thành quả này không chỉ chứng thực phương pháp phân tích CFD chuyển động quay trở của chúng tôi có thể tái hiện hành vi tàu thực tế ở cấp độ ứng dụng thực tế, mà còn cho thấy độ tin cậy rất cao của giải pháp này như một công nghệ đánh giá tính năng điều động tàu.
Các điểm trọng tâm của báo cáo
1. Tái hiện trực tiếp chuyển động quay trở trái/phải ở quy mô tàu thực tế bằng CFD với độ chính xác cao
Sử dụng phần mềm phân tích "FINE/MARINE 2025.1", chúng tôi đã tiến hành phân tích CFD có xét đến chuyển động 6 bậc tự do của thân tàu (6 DoF), mặt thoáng tự do, cùng lực đẩy của chân vịt. Đây là một nghiên cứu tiên phong trong việc phân tích trực tiếp chuyển động quay trở cả hai mạn của thương thuyền thực tế ở kích thước thật, đồng thời kiểm chứng độ chính xác dự đoán thông qua đối chiếu với số liệu đo đạc thực tế trên tàu.
2. Xác nhận độ chính xác dự đoán đạt mức độ ứng dụng thực tiễn qua đối chiếu với số liệu thực tế
Quãng đường tiến trước khi quay trở và vòng quay trở thu được từ kết quả phân tích có độ trùng khớp rất tốt với dữ liệu đo đạc thực tế; trong đó sai số bán kính quay trở đạt dưới 1% đối với mạn phải và dưới 5% đối với mạn trái. Kết quả này khẳng định khả năng tái hiện hành vi quay trở của tàu thực tế ở độ chính xác hoàn toàn đáp ứng yêu cầu ứng dụng thực tiễn.
3. Khẳng định tính hiệu quả của phương pháp đánh giá tính năng điều động bằng CFD ở quy mô tàu thật
Thành quả này chứng minh rằng việc phân tích CFD trực tiếp ở kích thước thật cho phép dự đoán tính năng điều động tàu với độ chính xác cao, mở ra kỳ vọng lớn trong việc ứng dụng vào hỗ trợ an toàn hàng hải và đánh giá khả năng cơ động của tàu thuyền trong tương lai. Đồng thời, nghiên cứu cũng phân tích các yếu tố dẫn đến sự sai khác so với số liệu thực nghiệm và xem xét việc đơn giản hóa mô hình phân tích, từ đó làm rõ các định hướng nhằm tiếp tục nâng cao độ chính xác dự đoán sau này.
(Chú thích hình ảnh/sơ đồ: So sánh quỹ đạo quay trở trái/phải giữa phân tích CFD quy mô tàu thật và thử nghiệm tàu thực tế)
Tên các báo cáo
Hội nghị mùa Thu 2025 của Hiệp hội Kiến trúc sư Hải quân và Kỹ sư Đại dương Nhật Bản (JASNAOE): "Nghiên cứu phương pháp mô phỏng chuyển động điều động tàu quy mô thực tế bằng CFD"
SNH 2026: "CFD Prediction of Model-Scale Hydrodynamic Coefficients and Full-Scale Turning Circle of a Tanker and Comparison with Experimental and Sea Trial Data" (Dự đoán hệ số thủy động lực học quy mô mô hình và vòng quay trở quy mô thực tế của tàu chở dầu bằng CFD và so sánh với dữ liệu thử nghiệm mô hình cùng thử nghiệm đường biển)
Nhóm tác giả / Báo cáo viên
- Viện Nghiên cứu Kỹ thuật - Phòng Nghiên cứu 1 - Phòng Nghiên cứu Điều khiển Thông minh, Công ty Cổ phần Điện tử Furuno:
Md. Alfaz Hossain, Hiroyuki Hatanaka, Takanobu Kimura
- Phòng Thiết kế Cơ bản, Công ty Cổ phần Đóng tàu Shin Kurushima Sanoyas:
Daisuke Arai, Keisuke Tajima, Kenta Koike
Phát biểu chia sẻ
"Thông qua sự hợp tác cùng Công ty Cổ phần Đóng tàu Shin Kurushima Sanoyas, chúng tôi đã sử dụng dữ liệu đo đạc thực tế trên tàu để kiểm chứng độ chính xác dự đoán của mô hình phân tích CFD chuyển động quay trở, xác nhận khả năng tái hiện hành vi quay trở của tàu thật ở mức độ ứng dụng thực tiễn. Không chỉ khẳng định tính hiệu quả của phương pháp phân tích, việc làm rõ các nguyên nhân dẫn đến sai số so với số liệu đo đạc thực nghiệm cùng những thách thức cần giải quyết trong tương lai cũng là một thành quả then chốt. Thời gian tới, chúng tôi sẽ tiếp tục nỗ lực nâng cao độ chính xác dự đoán, đóng góp tích cực vào việc vận hành tàu an toàn và tiết kiệm năng lượng."
— Md. Alfaz Hossain, Công ty Cổ phần Điện tử Furuno
(Nguồn: https://www.furuno.co.jp/news/general/general_category.html?itemid=1864&dispmid=1017)