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progettare
407
GIUGNO
/
LUGLIO
2017
SOFTWARE
teristiche simili tra i due approcci, con
il flusso che si separa nelle sezioni più
alte del flap restando invece attaccato
nelle sezioni inferiori.
Al di là dei risultati qualitativi, anche
i risultati quantitativi mostrano una
buona corrispondenza con i dati speri-
mentali. Nelle zone dove il flusso rima-
ne attaccato sulla superficie dell’ala, i
dati numerici sono in accordo con i
dati sperimentali. Nelle regioni di se-
parazione sul flap, i risultati numerici
mostrano una discrepanza inferiore
al 10% rispetto ai dati sperimentali.
Questo processo ha quindi permesso
di validare la metodologia per predire
il flusso sull’ala ai differenti trim utiliz-
zati durante la navigazione.
Simulazione di un catamarano
Dalle simulazioni, le configurazioni a
ridotto angolo di deflessione del flap
meglio si prestano per la navigazione
di bolinamentre un angolopiù elevato
offreprestazionimigliori durante le an-
dature portanti. Tuttavia le configura-
zioni ad alto angolo del flap sembrano
mostrare unamaggiore sensibilità alla
dimensione dello slot. Una variazione
anche contenuta di questo parametro
può influirenotevolmente sullepresta-
zioni dell’ala e quindi del catamarano.
I risultati mostrano inoltre una forte
sensibilità allo stallo rispetto all’ango-
lo di deflessione del flap. Quando l’ala
è settata su determinati trim, lo stallo
ha un’evoluzione multi-step. Il flusso
si separa infatti dapprima in modo
non uniforme dalla superficie del flap
iniziando dalle sezioni più alte per poi
progredire su quelle ai piedi dell’ala.
Il main invece entra in stallo solo per
angoli di incidenza più elevati quando
il flap è già completamente stallato.
Sia i test in galleria del vento che le
simulazionimostrano comeunamodi-
fica dello slot dell’ala possa attenuare
tale comportamento pur aumentando
linearmente il coefficiente di portanza.
Per analizzare pienamente il compor-
tamento di una wingsail ad andatura
portante, la geometria dell’ala è stata
trasposta inscala reale, condimensioni
pari a quelle di un catamaranodi classe
C. Tali catamarani sono utilizzati nella
competizione nota come ‘Little Cup’,
prima competizione ad aver adottato
imbarcazioni dotate di wingsail già
dagli anni 70. La geometria dello scafo
del catamaranoèstataanche riprodotta
per tenere conto della sua interazione
con l’aerodinamica della wingsail. Lo
strato limitemarittimo è statomodella-
to introducendo il twist del vento, con
deboli angoli di attacco sulle sezioni
inferiori dell’ala che tendono ad au-
mentare nelle sezioni in testa all’ala. La
deflessionedel flapè statafissata a 35°.
In contrasto con l’opinione comune,
35° non è l’angolo che massimizza la
spinta nelle andature portanti. I risultati
mostrano in effetti che a 35° il flusso
è totalmente separato sulla superficie
del flap vanificando del tutto la sua
efficacia. Un angolo inferiore del flap
impedisce la separazione del flusso
migliorando la componente di spinta
per la propulsione del catamarano.
Cosa dire
Questa ricerca ha posto le basi per la
comprensione dei fenomeni aerodi-
namici sulle wingsail utilizzate nelle
competizioni di CoppaAmerica e Clas-
se C. È stato possibile individuare le
caratteristiche di design più influenti
sulle prestazioni dell’ala permettendo
di individuare i differenti design che
offrono condizioni di navigazione più
stabili. Le ricerche future mirano ad
un’analisi di ottimizzazione della geo-
metriadellawingsail permassimizzare
la spinta offerta al catamarano sotto il
vincolo del massimo momento sop-
portabile dall’imbarcazione. La biblio-
grafia è disponibile presso gli autori.
A. Fiumara, Assystem France & Isae-
Supaéro; J. Senter, Assystem France; N.
Gourdain&Vincent Chapin, Isae-Supaéro;
P. Shankara, Siemens PLM Software.
Per andature di bolina o andature portanti è necessario modificare l’angolo dei flap.
Questa ricerca ha posto le basi per la comprensione dei fenomeni aerodinamici sulle wingsail.