52 / 84
SOFTWARE
52
progettare
396
MARZO
2016
modo schematico, la rappresenta-
zione tridimensionale dello scarico
e della calotta di estrazione posti in
posizione laterale dello scafo.
L’obiettivo dello studio consiste nel-
la riduzione del valore della contro-
pressione allo scarico (parametro
molto importante dal quale dipende
il rendimento e il buon funziona-
mento dei motori), considerando
differenti configurazioni di: posi-
zione, orientamento e forma della
calotta.
La simulazione
La simulazione del flusso viscoso
è stata effettuata mediante la so-
luzione numerica delle equazioni
di Navier Stokes Mediate Secondo
Reynolds (Reynolds Averaged Na-
vier Stokes Equations - Ranse), che
possono descrivere i processi di
trasporto di: massa, impulso, calore
e concentrazione di differenti fasi/
elementi fluidi. Con tale approccio
è possibile risolvere flussi viscosi
bifase, indispensabili per simulare il
profilo ondoso generato dall’avan-
zamento dello scafo e/o l’evoluzione
di una massa di gas sotto la carena.
Nella fattispecie lo studio è stato
organizzato nelle seguenti fasi:
1.analisi della formazione ondosa
lungo lo scafo: dato che lo scarico
è posto in posizione laterale, risulta
di primaria importanza l’identifica-
zione dell’effettivo profilo ondo-
so lungo i fianchi dello scafo per
il posizionamento longitudinale;
2.identificazione dell’orientamen-
to ottimale della calotta rispetto
alle linee di flusso sulla carena;
3.valutazione degli effetti dovuti a
differenti forme della calotta. Os-
posizionato attorno alla nave e uno
interno alla calotta che interessa la
regione della fuoriuscita dei gas.
Per la parte esterna è stata utiliz-
zata una griglia strutturata a celle
esaedriche, mentre per la parte
interna si è optato per una griglia
non-strutturata, più idonea a descri-
vere geometrie complesse. In to-
tale sono stati impiegati 7.952.242
elementi di cui l’88% esaedri. L’e-
norme numero di celle utilizzate
può in effetti sorprendere ma una
simulazione accettabile del moto
ondoso prodotto dallo scafo richie-
de una estensione adeguatamente
ampia del dominio fluido tale che i
fenomeni dissipativi previsti nell’a-
nalisi abbiano sufficiente ‘spazio e
tempo’ per smorzare l’energia del
moto ondoso stesso. In figura è ri-
portato il modello di dettaglio della
regione della fuoriuscita.
Cosa dire
Lo studio descritto ha dimostrato
che l’approccio CFD, se supportato
da una appropriata potenza di cal-
colo e da una elevata esperienza
professionale, consente di ottenere
risultati affidabili per una vasta
gamma di applicazioni di interesse
navale, con tempi e costi assoluta-
mente abbordabili. Nella fattispecie
il processo di ottimizzazione CFD ha
permesso di ottenere una riduzione
delle contropressioni maggiore del
20% ed ha consentito di verificare
il rispetto dei valori limite prescritti
dal costruttore dei motori.
R. Iaccarino e C. Pittalunga, Centro per gli
Studi di Tecnica Navale; M. Mammarella,
CRN Gruppo Ferretti.
Modello di calcolo (griglia). Modello di calcolo in
prossimità della fuoriuscita dei gas.
sia: dopo aver definito la posizione
longitudinale dello scarico, sulla
base del profilo d’onda ottenuto,
le performance dello scarico sono
state ulteriormente ottimizzate ana-
lizzando differenti combinazioni di
orientamento e forme geometriche
della calotta.
Modello di calcolo
La soluzione numerica delle Ranse è
stata effettuata utilizzando il metodo
ai volumi finiti implementato nel
solutore commerciale Ansys CFX,
unitamente al codice Ansys Icem
per la generazione della griglia di
calcolo. L’analisi del flusso viscoso
è stata condotta impiegando un
modello bifase aria-acqua per la
modellazione della superficie libera
e dei gas di scarico. In particolare è
stata analizzata la sola parte destra
dello scafo sfruttando la simmetria
geometrica e fluidodinamica che
è lecito assumere nell’andatura di
crociera.
Il dominio di calcolo è stato suddivi-
so in due sottodomini: uno esterno