Lo studio dell’elica di propulsione occupa da sempre un posto di rilievo all’interno dell’idrodinamica navale, dato l’evidente impatto che essa esercita sull’intero progetto della nave. Il progetto dell’elica va portato avanti in concomitanza con lo sviluppo di apparato motore, forme di carena, linea d’assi, braccetti porta-elica e timone, perché dal suo funzionamento ottimale dipendono aspetti significativi quali la velocità contrattuale, i consumi, i livelli di rumore e vibrazioni, l’usura dei cuscinetti, etc.
È proprio questa concorrenza di diversi fenomeni associati, assieme alla continua evoluzione del mezzo navale, a rendere lo studio teorico della propulsione un problema di cui è difficile prevedere a breve termine una soluzione definitiva.
In questo panorama il CETENA persegue in collaborazione con FINCANTIERI una notevole attività di ricerca e sviluppo nel campo delle metodologie previsionali per lo studio del flusso attorno all’elica di propulsione sia dal punto di vista degli strumenti teorici che dal punto di vista delle tecniche sperimentali.
Per quanto riguarda le metodologie previsionali sono attualmente disponibili modelli basati sull’ipotesi di flusso potenziale e modelli basati sull’ipotesi di flusso viscoso. Nonostante i notevoli progressi ottenuti dalla ricerca, anche i metodi a potenziale più sofisticati non possono tenere conto di alcuni fenomeni locali, quali il vortice di estremità, il vortice del mozzo, il distacco intermedio della scia, i quali sono peraltro di estrema importanza per un’accurata valutazione delle prestazioni idrodinamiche dell’elica, in particolare per quanto riguarda le caratteristiche di rumore irradiato in acqua e di vibrazioni indotte.
Per modellare in maniera più accurata i fenomeni fluidodinamici legati agli effetti viscosi, la ricerca CETENA si è indirizzata verso l’impiego di solutori RANSE partendo dalla più semplice rappresentazione del flusso stazionario per l’elica isolata ma mirando alla modellazione dell’effettivo flusso non stazionario sull’elica dietro carena.
Questo lavoro presenta l’impiego della CFD nella progettazione tradizionale di un’elica navale convenzionale e di alcuni propulsori non convenzionali quali le eliche di manovra e azimutali, eliche di propulsione in mantello. Inoltre vengono presentate le metodologie che consentono di verificare l’influenza del propulsore sul flusso intorno alla carena e i carichi indotti dal funzionamento dell’elica sulle strutture. |
