Sommario
Nel presente lavoro viene mostrata una procedura di ottimizzazione applicata al piano velico (genoa e randa) dell’imbarcazione Mefistofele, una barca prototipo di 12 metri con armo a sloop bermudiano. L’obiettivo è quello di ricercare le geometrie e gli assetti, per assegnate andature di bolina (30° e 32° di vento apparente), che massimizzino il rapporto tra la velocità fornita alla barca e la superficie del piano velico, tenendo come riferimento le prestazioni della configurazione originale del Mefistofele.
Il progetto si sviluppa mediante ottimizzazioni aerodinamiche successive, nelle quali il coefficiente di spinta viene posto come funzione obiettivo.
Nella fase preliminare, si pone a confronto il piano velico originale con due configurazioni di forma in pianta alternativa (A1 e A2). Il confronto avviene tra le configurazioni di ottimo di ciascun piano velico. Sono dunque necessarie 6 procedure di ottimizzazione (3 per ciascuna andatura) che abbiano come parametri liberi agli angoli di svergolamento e calettamento delle vele.
Alla luce dei risultati ottenuti, viene successivamente implementata la procedura di ottimizzazione di un terzo piano velico (A3), nella quale, oltre agli angoli di calettamento e di svergolamento di entrambe le vele, vengono posti come parametri liberi anche le corde di mezzeria e di estremità della randa.
Ottenuto un database sufficientemente ampio di configurazioni geometriche (di ciascuna delle quali si conoscono le principali caratteristiche aerodinamiche per la varie andature), si possono ottenere, mediante l’implementazione di un software VPP (Velocity Prediction Program), i tempi stimati per miglio nautico relativi a ciascuna configurazione confrontata.
Infine si procede ad una classificazione in base alla superficie complessiva del piano velico. Questo in quanto, per regolamento di regata, categorie diverse di superficie velica hanno un diverso tempo di riferimento per miglio nautico di tratta. Vengono dunque selezionate le configurazioni che, per differenti categorie di superficie, forniscono i minori tempi di percorrenza.
La geometria CAD viene realizzata in maniera parametrica, utilizzando il software di modellazione ProEngineer Wildfire® 5.0 della PTC, mentre la simulazione CFD e la generazione della griglia di calcolo volumetrica sono effettuate tramite il software Star-CCM+® 6.02.009 della CD-ADAPCO. La procedura di ottimizzazione viene implementata all’interno del software modeFRONTIERTM 4.3 della ESTECO, facendo interfacciare tra loro gli altri software citati.
