MIKE 3 là đỉnh cao công nghệ của Viện Thủy lực Đan Mạch (DHI), thiết lập tiêu chuẩn công nghiệp toàn cầu trong lĩnh vực mô hình hóa toán học các hiện tượng thủy động lực học, môi trường và sinh sinh thái trong không gian ba chiều (3D) đầy đủ. Được thiết kế để giải quyết những bài toán thủy lực và môi trường phức tạp nhất, MIKE 3 là công cụ tối cao dành riêng cho các vùng nước sâu hoặc các khu vực có động lực dòng chảy biến đổi mạnh theo độ sâu và hiện tượng phân tầng tỷ trọng rõ rệt, bao gồm đại dương, biển mở, vịnh sâu, cửa sông lớn và các hồ chứa phân tầng nhiệt.

Kế thừa cấu trúc lưới linh hoạt (Flexible Mesh - FM) tiên tiến của DHI, MIKE 3 cho phép tối ưu hóa lưới tính toán theo cả phương ngang (lưới tam giác/tứ giác biến đổi) lẫn phương đứng (các lớp tọa độ Sigma hoặc Z-layers). Sự linh hoạt này giúp các kỹ sư nắm bắt chính xác các hiện tượng thủy lực vi mô quanh công trình ngoài khơi, các dòng đứt gãy, hay cấu trúc phân lớp nhiệt độ - độ mặn. Tích hợp công nghệ song song hóa và tăng tốc phần cứng qua đồ họa (GPU), phần mềm xử lý trơn tru các mô hình đại dương quy mô lớn với thời gian tối ưu nhất.

CÁC MÔ-ĐUN VÀ TÍNH NĂNG CỐT LÕI CỦA MIKE 3

1. Thủy động lực học 3 chiều (Hydrodynamics - HD)

• Giải trình bài toán phân tầng: Mô phỏng động lực dòng chảy 3D chịu tác động của thủy triều, áp suất khí quyển, dòng chảy do gió, và đặc biệt là sự thay đổi mật độ nước do chênh lệch nhiệt độ và độ mặn.

• Lớp phương đứng tiên tiến: Tùy chọn cấu trúc tầng đứng theo hệ tọa độ Sigma (mềm dẻo theo địa hình đáy biển) hoặc Z-level (phân tầng cố định theo độ sâu tuyệt đối) để mô tả cấu trúc dòng chảy thẳng đứng chính xác nhất.

2. Mô phỏng Vận chuyển Bùn cát và Trầm tích 3D (Sediment Transport)

• Bùn cát mịn & lơ lửng (MT): Phân tích sự lắng đọng, xói mòn và khuếch tán không gian 3D của các hạt trầm tích kết dính, hỗ trợ đánh giá sa bồi luồng tàu sâu, khu neo đậu cảng biển lớn.

• Động lực học cát hạt thô (ST): Mô phỏng quá trình dịch chuyển bùn cát không kết dính dưới tác động đồng thời của dòng chảy tầng đáy và sóng, dự báo sự thay đổi địa hình đáy biển xung quanh chân công trình offshore.

3. Chất lượng nước và Phát tán nhiệt (Advection-Diffusion & ECO Lab)

• Mô phỏng phát tán nhiệt và độ mặn: Phân tích kịch bản xả nước làm mát (nước ấm) từ nhà máy nhiệt điện/điện hạt nhân, hoặc nước muối đậm đặc từ các nhà máy lọc nước biển để kiểm soát vùng ảnh hưởng 3D.

• Mô hình sinh thái chuyên sâu DHI ECO Lab: Tích hợp các thuật toán sinh-hóa học để dự báo hiện tượng thiếu oxy tầng đáy (hypoxia), sự phát triển của các loài thủy sinh theo độ sâu và chất lượng nước vùng nuôi trồng hải sản xa bờ.

ỨNG DỤNG THỰC TẾ TRONG CÁC NGÀNH NGHỀ

• Dầu khí và Năng lượng tái tạo ngoài khơi (Offshore Energy): Tính toán trường vận tốc dòng chảy tầng đáy và lực tác động của dòng chảy/sóng lên các chân đế giàn khoan, đường ống dẫn dầu khí ngầm và móng tuabin điện gió ngoài khơi.

• Quy hoạch và Kỹ thuật Cảng biển lớn: Thiết kế các cảng nước sâu cho tàu tải trọng lớn, đánh giá luồng dòng chảy qua các cửa vịnh hẹp và tính toán giải pháp giảm thiểu sa bồi luồng hàng hải quốc gia.

• Đánh giá tác động môi trường (ĐTM) xả thải: Mô phỏng sự lan truyền của nước thải đô thị, nước thải công nghiệp từ các đường ống xả chìm đại dương (ocean outfalls), xác định chính xác sự pha loãng trong các tầng nước.

• Nghiên cứu khoa học Đại dương và Khí hậu: Phục vụ các viện nghiên cứu khí tượng thủy văn trong việc dự báo dòng hải lưu, sự trao đổi nhiệt đại dương và các kịch bản biến đổi khí hậu tác động đến dòng chảy tầng sâu.