Conclusioni
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CONCLUSIONI
Il presente lavoro di tesi è uno studio fluidodinamico di un kayak K1 da competizione, eseguito sulla base di un modello geometrico 3D acquisito tramite un processo di “Reverse Engineering”. Le simulazioni sono state eseguite sviluppando un modello numerico per il codice di calcolo CFD Fluent, le cui caratteristiche principali sono:
• Impiego di un modello multifase con due fluidi incomprimibili;
• Adozione del modello di turbolenza k-ω.
• Calcolo stazionario
• Inserimento di un piano di simmetria longitudinale
La definizione della griglia di calcolo ha richiesto l’esecuzione di differenti calcoli preliminari per la definizione dei requisiti di discretizzazione del dominio fluido, in relazione all’utilizzo del modello VOF e dell’accuratezza dei risultati.
L’impiego della superficie risultante dall’acquisizione ottica ha comportato notevoli problemi di stabilità risolti solamente con locali infittimenti di nodi per diminuire adeguatamente la distorsione delle celle fluide e i repentini cambiamenti dimensionali.
Per superare tali limitazioni, è stata creata una seconda griglia di calcolo partendo da una superficie ricostruita in ambiente Pro-E definendo opportune sezioni trasversali sullo scafo.
L’obiettivo della tesi è la stima della resistenza all’avanzamento dell’imbarcazione in un moto con velocità pari a 5 m/s, risultante dalla resistenza viscosa dell’acqua e della resistenza d’onda (“Wave making resistance”).
I valori calcolati di resistenza totale sono coerenti con i dati sperimentali e previsioni teoriche disponibili in letteratura. In particolare, nelle condizioni di moto dell’imbarcazione, la resistenza dovuta al WMR risulta essere maggiore rispetto a quella viscosa.
I calcoli sono stati eseguiti con 2 PC in parallelo equipaggiati con processore Intel Pentium 4 da 2.8 GHz con 2 Gb di memoria RAM a causa dell’elevato numero di celle da trattare nella mesh del kayak.
I risultati ottenuti sono ancora “mesh-dipendente”: sarebbe opportuno “ottimizzare” i valori ottenuti. Vantaggi nel calcolo della resistenza d’onda e nella definizione del pelo libero,
Conclusioni
173 si ottengono definendo un piano in corrispondenza del piano di galleggiamento poiché si limita la diffusione numerica. Per rendere la soluzione indipendente dalla mesh occorrono ulteriori costi computazionali che non sono stati sostenuti sia per ragioni di tempo che di hardware.
Ulteriori osservazioni riguardano i tempi di calcolo, il cui ordine di grandezza, con i modelli da 3 milioni di celle è pari a circa 26 giorni di calcolo ininterrotto. Si capisce come, in fase di progettazione, l’intervallo di tempo fra l’impostazione di un calcolo su un modello e l’analisi dei relativi risultati sia molto ampio.
L’ultima notazione riguarda l’analisi dei risultati per il calcolo fluidodinamico. Per quanto riguarda i risultati relativi alle forze viscose è possibile utilizzare direttamente gli strumenti di post-processing del codice Fluent, commettendo errori legati principalmente alla mesh nella zona dello scafo. Tale risultato, confrontato con quello ricavato tramite considerazioni di bilancio energetico, differisce di pochi punti percentuali.
Il codice quindi è in grado di stimare, con qualche approssimazione, il valore di resistenza totale all’avanzamento del kayak.
