Analisi Preliminare di Wingsail per Imbarcazioni di America’s Cup

As the new 2013 San Francisco America's Cup approaches, it is important to study the most fundamental and innovative component that will be present on the next AC72 yachts: the wingsail. This structure is already present on smaller boats such as the latest AC45 of the AC World Series circuit, and so it is possible to reconstruct some datas and performances about their races. These boats are so innovative that even the most basilar choices are to be investigated adequately and even the wing section has to be chosen properly. A first bi-dimensional study made it to possible to identify the aerodynamic characteristics of interesting sections for this application, both single and flapped airfoils. An approximate procedure allowed to reconstruct 3D performances and an optimization was performed to identify suitable configuration to maximize performance. For this purpose a VPP analysis allowed to identify a parametric quantity that has been used as reference performance for the optimum procedure. Bi-dimensional results have been verified trough a full 3D analysis. All the numerical simulations have been performed with the CFD software OpenFoam in order to solve RANS equations on structured meshes generated by proprietary algorithms.

In vista della prossima Coppa America che si disputerà a San Francisco nel 2013 è importante studiare il componente più fondamentale e innovativo che sarà presentato sulle future imbarcazioni di classe AC72: le wingsail. Tale ala rigida è già utilizzata su imbarcazioni di dimensioni ridotte ed in particolare sugli attuali AC45 del circuito AC World Series, per i quali sono disponibili alcuni dati riguardo l'impiego e le prestazioni ottenibili. La novità introdotta da queste imbarcazioni è tale da mettere in discussione anche le scelte più basilari e rende necessario uno studio accurato anche per la scelta della sezione base della wingsail. Un primo studio bidimensionale ha permesso di identificare le caratteristiche aerodinamiche delle sezioni interessanti per questa applicazione, sia profili singoli che dotati di flap. Tramite una procedura approssimata si sono quindi ricostruite le prestazioni tridimensionali e si è effettuata un'ottimizzazione per identificare le configurazioni ideali a massimizzare le prestazioni. A tale scopo si è identificata tramite uno studio con un software VPP una grandezza parametrica utilizzata come prestazione di riferimento per la procedura di ottimo. I risultati bidimensionali sono quindi stati verificati con analisi 3D complete. Tutte le simulazioni numeriche sono state effettuate tramite il software OpenFoam per risolvere equazioni RANS su mesh strutturate generate con algoritmi proprietari.