Hiện nay trong nước đã có một số trường Đại học và Viện nghiên cứu được trang bị máng dòng chảy như viện Nghiên cứu thủy lợi, trường Đại học Thủy lợi v.v... tuy nhiên máng dòng chảy đều nhập khẩu của nước ngoài. Với sự phát triển của nền kinh tế nước nhà sẽ có nhiều đơn vị có nhu cầu về máng dòng chảy để phục vụ nghiên cứu khoa học và giảng dạy. Tuy nhiên việc nghiên cứu chế tạo máng dòng chảy trong nước chưa được chú ý, chưa có đơn vị nào chế tạo máng dòng chảy, kết quả nghiên cứu chưa có.

Chính vì vậy việc nghiên cứu làm chủ thiết kế, công nghệ chế tạo máng dòng chảy là cần thiết để tự chủ về công nghệ và giảm giá thành khi chế tạo máng dòng chảy. Với kinh phí hạn hẹp của đề tài có thể chế tạo máng dòng chảy cỡ trung bình phục vụ nhu cầu giảng dạy và nghiên cứu khoa học.

Mô hình Vật lý Thủy lực rất phổ biến ở nước ngoài do có tiềm lực kinh tế, việc nghiên cứu chế tạo máng dòng chảy đã ở mức hoàn thiện, có nhiều loại máng dòng chảy với kích thước và kết cấu khác nhau. Máng dòng chảy là sản phẩm đơn chiếc, được chế tạo theo đặt hàng, chính vì vậy giá thành rất cao nếu nhập khẩu.

Hiện nay trong nước việc nghiên cứu chế tạo máng dòng chảy chưa được chú ý, chưa có đơn vị nào chế tạo máy tạo, kết quả nghiên cứu chưa có.

Xuất phát từ thực tiễn trên, Cơ quan chủ trì Đại học Hàng Hải Việt Nam cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài PGS.TS. Đào Văn Tuấn thực hiện “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị máng dòng chảy” với mục tiêu: Chế tạo máng dòng chảy có tính chất công nghiệp. làm chủ thiết kế và công nghệ chế tạo máng dòng chảy, phù hợp với trình độ công nghệ chế tạo trong nước, có thể tạo được dòng chảy phù hợp với dòng chảy trong kênh và sông tự nhiên, kích thước phù hợp với cơ sở vật chất sẵn có để thử nghiệm, phục vụ giảng dạy, nghiên cứu khoa học.

Nghiên cứu về thủy lực, thực nghiệm đóng một vai trò quan trọng, vì cho tới nay hầu hết mọi vấn đề do thực tiễn đề ra đều chưa hoàn toàn có thể giải quyết bằng thuần túy lý thuyết (mô hình toán);

Trong thực nghiệm, môn thủy lực nhằm tái diễn lại trên các mô hình các hiện tượng trong thiên nhiên (nguyên hình) nhưng với quy mô bé hơn, do đó có thể gọi thí nghiệm mô hình là nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên theo một tỷ lệ nào đó trong phòng thí nghiệm. Mô hình như vậy được gọi là mô hình vật lý.

Qua thí nghiệm mô hình kêt hợp với lý luận và thực tế sản xuất ta càng nắm vững thêm các hiện tượng thủy lực. Trong thí nghiệm ta có thể cho diễn lại các hiện tượng tương tự như trong thiên nhiên theo một tỷ lệ nhất định. Qua nghiên cứu các hiện tượng trên mô hình ta mới có điều kiện kiểm tra và hiệu chỉnh lại các công thức lý thuyết, xác lập các quan hệ thực nghiệm giữa các yếu tố riêng biệt của các hiện tượng thủy lực.

Phương pháp nghiên cứu bằng mô hình có một số ưu điểm so với phương pháp quan sát trong thiên nhiên.

Trong mô hình có thể tạo nên các hiện tượng không thấy được bằng quan sát đơn giản. Cũng qua mô hình ta có thể thấy trước được các hiện tượng ở các công trình còn trong giai đoạn thiết kế, kiểm tra lại các giả thiết tính toán cũng như các biện pháp công trình đề ra lúc thiết kế.

Hiện nay, các nước tiên tiến trên thế giới, đặc biệt các nước có thủy lợi, thủy điện phát triển đều có nhiều phòng thí nghiệm thủy lực lớn. Ở nước ta: ở Viện nghiên cứu khoa học thủy lợi, Trường Đại học thủy lợi và Đại học xây dựng Hà Nội đều có các phòng thí nghiệm thủy lực tương đối đầy đủ.

Đề tài đã tổng quan về mô hình vật lý, ứng dụng của mô hình vặt lý trong nghiên cứu động học dòng chảy, tác dụng của dòng chảy lên vật cản, nước nảy v.v… Để đảm bảo cho mô hình vật lý phản ánh chính xác hiện tượng trong thực tế cần đảm bảo các chỉ tiêu tương tự, ví dụ như số Froude trong mô hình phải bằng số Froude trong thực tế.

Đã tổng quan về các loại máng dòng chảy phục vụ cho thí nghiệm mô hình vật lý thủy lực tạo ra dòng chảy với quy mô khác nhau.

Nêu được cấu tạo chung của máng dòng chảy bao gồm: máng nước, két nước hai đâu, hệ thống bơm, hệ thống điều khiển máy bơm với lưu lượng theo yêu cầu.

Đề tài đã lựa chọn được các phương án thiết kế máng dong chảy về tổng thể là máng có kích thước trung bình phù hợp với cơ sở vật chất sẵn có, kết cấu khung thép hình và kích cường lực, tôn ninox. Đã chọn được phương pháp đo lưu lượng bơm và hệ thống điều khiển hiện đại đảm bảo bơm đúng lưu lượng theo yêu cầu.

Đã tính toán và xác định được lưu lượng và công suất máy bơm với công suất: 4 kW, lưu lượng: 2200 lít/Phút, lập được chương trình PLC điều khiển máy bơm đạt lưu lượng yêu cầu, giao diện thông qua màn hình cảm ứng công nghiệp, tính toán kết cấu máng dòng chảy kích thước 5,0mx0,3mx0,5m, có hai bể nước hai đầu 0,5mx0,5mx1,2m.

Kết quả kiểm chuẩn với 3 vận tốc dòng chảy cho thấy hệ thống điều khiển bơm làm việc phù hợp với lý thuyết, chứng tỏ máng dòng chảy hoạt động tốt. Tài liệu hướng dẫn sử dụng được biên soạn phù hợp với các qui định hiện hành đảm bảo phát huy hết tính năng kỹ thuật hiện có của thiết bị.

Sản phẩm có các yêu cầu kỹ thuật, chỉ tiêu chất lượng tương đương so với các sản phẩm cùng loại trên thế giới. đảm bảo thực hiện được yêu cầu cơ bản của máng dòng chảy. Về giá thành, nếu không tính chi phí nghiên cứu để chế tạo ra sản phẩm, sản phẩm có giá thành thấp hơn nhiều so với giá thành nhập thiết bị có tính năng kỹ thuật tương đương của nhập ngoại.

Các hồ sơ thiết kế được nghiên cứu, thiết kế phù hợp với trình độ công nghệ trong nước, phù hợp với các vật tư phụ tùng có sẵn, phù hợp với trang thiết bị hiện có và trình độ gia công hiện nay. Điều đó đảm bảo tính ổn định của các thông số thiết bị chủ yếu cũng như chất lượng sản phẩm.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 17863/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)