Nel presente documento è descritta e validata la procedura di calcolo CFD, basata sull'uso combinato di ANSYS-CFX 11 e ANSYS-ICEM CFD 11 sviluppata presso la Sezione di Fisica Tecnica del Dipartimento di Ingegneria Navale, del Mare e per l'Ambiente (DINMA) dell'Università di Trieste in collaborazione con l'Ufficio di Architettura navale di Fincantieri - Cantieri Navali Italiani S.p.A., per la previsione del comportamento idrodinamico di un'elica in scala modello operante in flusso indisturbato. (Elica Isolata, Propeller in Open Water).
Il vantaggio di ottenere tale previsione utilizzando la simulazione numerica, è dato dalla possibilità, offerta al progettista, di evidenziare le caratteristiche del progetto, e la necessità di apportare modifiche e variazioni, ben prima di ricorrere a lunghe e costose prove sperimentali.
La procedura è stata validata utilizzando il benchmark internazionale rappresentato dall'elica a cinque pale in scala modello, P5168 progettata dal David Taylor Model Basin, e da una seconda elica sempre a cinque pale ed in scala modello di proprietà Fincantieri.
Per la prima sono stati confrontati per quattro differenti valori del coefficiente d'avanzo, i valori del coefficiente di spinta e del momento torcente, e le componenti di velocità medie in un piano posto a valle del disco elica. Per un opportuno coefficiente d'avanzo è stato anche operato il confronto dettagliato, fra risultati numerici e rilievi sperimentali, delle mappe delle fluttuazioni turbolente di velocità sempre in un piano posto a valle del disco elica.
Per la seconda elica sono stati confrontati, a diversi valori del coefficiente d'avanzo i valori del coefficiente di spinta, del momento torcente e del rendimento.
In entrambi i casi è stata ottenuta un'ottima corrispondenza fra previsioni numeriche e dati sperimentali. Verranno infine descritte e commentate alcune attività preliminari volte alla validazione di due modelli di cavitazione, costituiti rispettivamente dal modello di Rayleigh Plesset, disponibile in ANSYS-CFX 11, e del "Full cavitation model" [Rif. Bibliografico], implementato via user-subroutine. |
