Thí nghiệm mô hình vật lý thủy động lực học: Quá khứ, hiện tại và tương lai

Thí nghiệm mô hình vật lý (MHVL) thủy động lực học đóng vai trò quan trọng trong thiết kế các công trình thủy lợi, thủy điện, cầu cảng, chỉnh trị sông, bảo vệ cửa sông, bờ biển. Hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ và áp dụng rộng rãi các phương pháp số, mô hình toán đã phần nào làm giảm nhu cầu về MHVL trong một số trường hợp nhất định. Bài báo này dựa vào dữ liệu thí nghiệm MHVL đã thực hiện tại Viện KH Thủy lợi VN từ những năm 1960 để điểm lại quá trình hình thành, phát triển nghiên cứu thí nghiệm MHVL, những thách thức hiện tại và nhận định tương lai của lĩnh vực này. Các phương pháp số hiện nay vẫn chưa đủ mạnh để giải quyết toàn bộ vấn đề kỹ thuật thủy lực sông biển phức tạp. Ngược lại, mô hình vật lý cũng không thể giải quyết được nhiều vấn đề trong thế giới thực. Do đó, trong tương lai, các phòng thí nghiệm vẫn cần thiết duy trì nghiên cứu dựa vào mô hình vật lý, cùng với đó là đầu tư ứng dụng, phát triển mô hình số và phương tiện tính toán, để hỗ trợ bổ sung cho nhau cùng phát triển.

1. GÓC NHÌN TỪ LỊCH SỬ

2. MÔ HÌNH VẬT LÝ NGÀY NAY

3. MÔ HÌNH VẬT LÝ TRONG TƯƠNG LAI

4. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] J. Smeaton, “An experimental Enquiry concerning the natural Powers of Water and Wind to turn Mills, and other Machines, depending on a circular Motion,” Phil. Trans., vol. 51, no. (for 1759), pp. 100–174, 1760.

[2] L. Euler, “Regula facilis pro diiudicanda firmitate pontis aliusve corporis similis excognita firmitate moduli,” Euler Arch., vol. 486, no. 1776, pp. 271–285, 1776.

[3] W. Froude, “Experiments upon the effect produced on the wave-making resistance of ships by lengths of parallel middle body,” Trans. Inst. Nav. Archit., vol. XVIII, no. discussion, 87-97, pp. 77–87, 1877.

[4] H. Hossdorf, “Model Analysis of Structures (trans. C. van Amerongen),” New York Van Nostrand Reinhold., vol. 1, no. 1, pp. 303–335, 1974.

[5] B. Addis, Past, current and future use of physical models in civil engineering design, vol. 174, no. 2. 2020.

[6] L. Fargue, “Expériences relatives à l’action de l’eau courante sur un fond de sable,” Ann. des Ponts Chaussées, Mémoirs Doc., vol. VII, 1, no. Semester: 426-466, pp. 11–19, 1894.

[7] O. Reynolds, “On certain laws relating to the regime of rivers and estuaries, and on the possibility of experiments on a small scale,” Rep. 57th Meet. Br. Assoc. Adv. Sci. held Manchester 1887, vol. London: Jo, p. 555-562, 1888.

[8] J. Freeman, “Hydraulic laboratory practice,” New York Am. Soc. Mech. Eng., pp. 549–551, 1929.

[9] B. Fatherree, “The first 75 years: History of hydraulics engineering at the Waterways Experiment Station,” US Army Corps Eng. Eng. Res. Dev. Cente, no. Freeman 1929, pp. 1–61, 2004.

[10] PTNTĐ, “Giới thiệu phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học sông biển,” 2008.

[11] V. KHTLVN, “Vươn lên để xứng tầm là một Viện hàn lâm khoa học,” 2010.

[12] D. Gessler and A. Johansson, “After 125 Years Of Physical Modelling Experience, What’s Next?,” Water Online, 2019, [Online]. Available: https://www.wateronline.com/doc/after-years-of-physical-modeling-experience-what-s-next-0001.

[13] Đ. T. H. Huệ and Nnk, “Thí nghiệm mô hình trạm bơm Nghi Xuyên,” Phòng TNTĐQG về động lực học sông biển, pp. 5–22, 2011.

[14] Đ. T. H. Huệ and Nnk, “Mô hình vật lý đoạn sông Hậu qua Thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang,” Phòng TNTĐQG về động lực học sông biển, 2013.

[15] L. V. Nghị, “Nghiên cứu giải pháp hạn chế bồi lắng trước cửa lấy nước trước đập dâng sau đoạn sông cong áp dụng cho đầu mối lấy nước của hệ thống thủy lợi Bắc Nghệ An,” Tạp Chí Kh&Cn Thủy Lợi, vol. 37, pp. 1–7, 2017.

[16] L. V. Nghị and Nnk, “Báo cáo kết quả thí nghiệm MHTL - Mô hình tổng thể - Tràn xả lũ Ngàn Trươi,” Phòng TNTĐQG về động lực học sông biển, 2012.

[17] N. D. Giap and Nnk, “Đánh giá hiệu quả các giải pháp công trình chỉnh trị khu vực hợp lưu sông Thao - Đà - Lô - Hồng trên mô hình toán và mô hình vật lý,” Đề tài KC.08.02/11-15. Phòng TNTĐQG về động lực học sông biển, vol. 15, no. 2015, p. 2022, 2015.

[18] L. V. Nghị, P. H. Cường, and Đ. T. M. Yến, “Mô phỏng tác động của dòng chảy qua Tuynel TN1 tới ổn định lòng dẫn và trụ cầu Ngàn Trươi trên đường Hồ Chí Minh bằng mô hình toán 3D,” Tạp Chí Kh&Cn Thủy lợi, vol. 38, pp. 1–10, 2017.

[19] J. S. Antunes Do Carmo, “Physical Modelling vs. Numerical Modelling: Complementarity and Learning,” Preprints, no. July, 2020, doi: 10.20944/preprints202007.0753.v1.

[20] L. V. Nghị, B. V. Hữu, and Nkk, “Đề tài KHCN cấp nhà nước KC08: ‘Nghiên cứu đánh giá rủi ro đối với thượng, hạ du khi xảy ra sự cố các đập trên hệ thống bậc thang thủy điện sông Đà,’” Phòng TNTĐQG về động lực học sông biển., 2015.

________________________________________________________________________

Chi tiết bài báo xem tại đây: Thí nghiệm mô hình vật lý thủy động lực học: Quá khứ, hiện tại và tương lai

Lê Văn Nghị, Hoàng Đức Vinh, Nguyễn Ngọc Nam,
Nguyễn Ngọc Đẳng, Vũ Văn Ngọc, Nguyễn Thành Luân
Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về Động lực học sông biển

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI