La previsione della resistenza al moto di una carena, costituisce un obiettivo fondamentale ai fini della corretta progettazione in ambito navale e rappresenta oggi un elemento di sicuro vantaggio in un mercato altamente competitivo quale quello navale. L'utilizzo delle metodologie CFD, ed in particolare del codice ANSYS-CFX nella recente versione 11, può consentire di coadiuvare la tradizionale verifica sperimentale, eseguita sul modello in scala in vasche navali, con simulazioni che consentano di ridurre il numero di rilievi sperimentali, permettendo infine valutazioni di tipo parametrico e ottimizzazioni.
Limitandosi alla sola scala modello, in questo lavoro, svolto in collaborazione con Fincantieri, si è voluto indagare quale, tra i modelli di turbolenza: k-eps, SST (Shear Stress Transport) e BSL-RSM (Baseline Reynolds Stress Models) sia il più adatto – in termini di accuratezza, robustezza ed economicità – ad essere utilizzato in simulazioni atte a riprodurre il reale comportamento idrodinamico di una carena nuda che avanza di moto rettilineo uniforme in acqua tranquilla. Per indagare la bontà dei tre modelli sopra citati è stata utilizzata la carena della nave portacontenitori KCS (Kriso Container Ship), consigliata assieme ad altre come benchmark di riferimento per lo studio dell'idrodinamica di carena dal Resistance Committee del 22° International Towing tank Conference (ITTC 99). Per questa sono disponibili accurati rilievi sperimentali, ed è stata anche usata come test-case nel Gothenburg 2000 Workshop on CFD for Ship Hydrodynamics e nel CFD Workshop Tokyo 2005. Per ciascun modello di turbolenza sono state effettuate due simulazioni utilizzando due mesh distinte, ambedue di tipo strutturato a esaedri ed aventi lo stesso numero di nodi, ma con la seconda con maggiore infittimento degli elementi in prossimità della superficie di carena.
Da ciascuna simulazione sono stati estratti numerosi dati da confrontare con i rilievi sperimentali. Fra questi, i valori di resistenza totale all'avanzo, i wave pattern, i tagli d'onda sulla carena e nelle sue immediate vicinanze, le distribuzioni del coefficiente di pressione della zona poppiera e le distribuzioni del campo di velocità nel piano dell'elica, quest'ultimo di particolare interesse per un ottimale dimensionamento dell'elica. |
