Simulazioni RANS dell'interferenza tra piani velici per lo sviluppo di un programma di supporto alla tattica di regata

Con il rapido incremento delle prestazioni e la diminuzione dei costi dei computer rintracciabili sul mercato gli ingegneri e i progettisti sono stati sempre più spinti a investigare metodi numerici per la risoluzione dei problemi di loro interesse. In particolare, nel mondo nautico, negli ultimi anni, l'interesse verso lo sviluppo di tali metodi al fine dell'analisi e della progettazione delle superfici veliche è aumentato notevolmente. Inizialmente le vele erano costruite seguendo le direttive date dall'esperienza del costruttore il quale, maturando la sue conoscenze negli anni, era in grado di scegliere la migliore forma da dare a questi corpi. Con l'avvento delle gallerie del vento, successivamente, si è cominciato a portare avanti delle campagne sperimentali atte a misurare le prestazioni delle vele su modelli in scala delle imbarcazioni di interesse. Negli ultimi decenni, con la nascita della “Computational Fluid Dyamics” (tradotto “ Fluidodinamica Computazionale”), la possibilità di ottenere informazioni sulle prestazioni di una vela attraverso l'uso del computer ha suscitato sempre più interesse per vari motivi. Per prima cosa il costo, relativo all'ottenimento dei risultati ricercati in galleria, risultava molto minore rispetto a quello di una campagna sperimentale. Un altro aspetto che rende la CFD preferibile alle prove sperimentali riguarda il controllo delle condizioni del flusso incidente sulle vele: con l'uso dei computer le condizioni al contorno, in senso lato, possono essere controllate in maniera molto più precisa rispetto a quanto si possa fare in galleria del vento. Inoltre , la possibilità di visualizzare il flusso grazie ai risultati ottenuti tramite le tecniche numeriche rende la CFD uno strumento molto potente in grado di dare la possibilità all'utente di comprendere le caratteristiche della fisica coinvolta nei problemi esaminati. Infine, con la CFD, un progettista può capire il motivo per cui una vela ha prestazioni migliori di un'altra e non solo evidenziare tale differenza come avveniva attraverso le prove in galleria. Con questi presupposti, nell'arco dell'ultimo ventennio, sono stati sviluppati metodi numerici sempre più raffinati per la risoluzione del campo di moto attorno alle imbarcazioni grazie anche all'interesse mostrato dai team coinvolti nelle più importanti manifestazioni sportive legate al mondo velico come l'Amerca's Cup. L'applicazione delle tecniche caratteristiche della CFD al mondo nautico, ad oggi, ha portato a degli ottimi risultati per le andature di “ bolina “ (ovvero quelle andature che “ risalgono “ il vento) poiché il flusso, in queste condizioni, risulta prevalentemente attaccato alle vele e dunque l'uso dei metodi computazionali è ben verificato e validato. Al contrario, per le andature “portanti”, essendo il flusso caratterizzato da ampie zone di distacco e di ricircolo, la CFD non è ancora riuscita a fornire risultati accettabili poiché tali fenomeni sono difficilmente modellabili. All'interno di questo scenario, l'idea che sta alla base di questa tesi, è lo sviluppo di un programma, basato sulla CFD, in grado di fornire un sostegno al “tattico da regata” (figura fondamentale all'interno di ogni equipaggio che decide quali rotte seguire e che manovre portare a termine) per determinate valutazioni precedenti alle regate. In un progetto di questo tipo, molto innovativo e originale, la tesi qui proposta vuole fornire uno studio preliminare allo sviluppo dell'applicativo atto a valutare l’accuratezza dei risultati ottenibili attraverso tecniche che non richiedano un eccesivo carico computazionale.