Ứng dụng phương pháp lọc kalman hiệu chỉnh bài toán vật thể chuyển động dưới nước

Abstract

Các nghiên cứu v vật thể chuyển động dưới nước từ lâu đã được nhi u nhóm nghiên cứu trên thế giới nghiên cứu và ứng dụng. Ở Việt N m đây là một v n đ còn khá mới mẻ. Các nghiên cứu đã có trong và ngoài nước v vật thể chuyển động dưới nước có thể chi thành 2 hướng chính: - Nghiên cứu lý thuyết: o Nghiên cứu v hiện tượng khoang rỗng: ảnh hưởng c a hình dạng vật thể đến sự xu t hiện khoang rỗng; các dạng khoang rỗng; hình dạng, kích thước khoang rỗng [19]; sự xâm thực ở cánh quạt c m y ơm cánh chân vịt tàu, ... [6] o Xây dựng c c mô h nh động lực học mô tả, dự đo n chuyển động c a vật thể di chuyển dưới nước khi hiện tượng khoang rỗng xảy ra [12, 14, 17]. - Nghiên cứu thực nghiệm: o Xây dựng các hệ thí nghiệm đo đạc chuyển động c a vật thể khi có hiện tượng khoang rỗng xu t hiện [20]. Các nghiên cứu thực nghiệm ch yếu hướng đến mục đích kiểm chứng các kết quả nghiên cứu lý thuyết (tính toán, mô phỏng số, ...). Tuy nhiên việc tiến hành thí nghiệm có chi phí khá tốn kém nên khó thực hiện được nhi u lần, nh t là với đi u kiện nghiên cứu còn nhi u khó khăn như ở trong nước. Do đó để giúp cho việc tính toán, mô phỏng số v mặt lý thuyết trở nên sát với thực nghiệm hơn t cần sử dụng thêm c c phương ph p hiệu chỉnh toán học cho mô hình lý thuyết từ các số liệu đo đạc. Phương ph p lọc Kalman (Kalman filter) – một trong số c c phương ph p hiệu chỉnh có độ chính xác c o được sử dụng trong luận văn này. Phương ph p lọc K lm n được bắt đầu phát triển vào những năm 1960 bởi nhà thống kê R.E. Kalman [10, 11] là một công cụ được sử dụng khá phổ 2

biến trong thống kê toán học và lý thuyết hiệu chỉnh. Phương ph p lọc Kalman đã được nghiên cứu ứng dụng bài toán lan truy n ô nhiễm nước mặt [7] c a nhóm nghiên cứu lũ lụt Viện Cơ học. Việc nghiên cứu áp dụng các phương ph p tính to n hiện đại này đã giúp các mô hình mô tả mức độ lan truy n ô nhiễm gần với thực đo hơn; quá trình dự o mư lũ đi u hành liên h chứ được chính x c hơn. Trong khuôn khổ luận văn này t c giả đ xu t việc ứng dụng phương pháp lọc Kalman kết hợp với phương ph p CFD để hiệu chỉnh quá trình tính toán vận tốc chuyển động c a một vật thể dạng mảnh đ ng thời mô phỏng sự xu t hiện khoang rỗng khi vật thể di chuyển trong môi trường nước. Sự kết hợp này được kỳ vọng sẽ giúp giảm thiểu sai số trong quá trình tính toán đ ng thời thể hiện được sự tương t c giữa chuyển động c a vật thể và dòng chảy xung quanh.