UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA MECCANICA
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INDAGINE SPERIMENTALE IN GALLERIA DEL VENTO E IN SCALA REALE SULLA VELATURA DI IMBARCAZIONI DA COMPETIZIONE
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA MECCANICA
L’indagine è stata condotta nella galleria del vento della Yacht Research Unit della University of Auckland (NZ) sulla velatura di una imbarcazione della classe Volvo Ocean 60 con l’obiettivo di ricostruire il flusso tridimensionale a valle del piano velico (randa e gennaker) mediante sonde aerodinamiche.
Fig. 1b: configurazione di provaFig. 1a: Il modello nella galleria del vento
N. Erriu
1. SPERIMENTAZIONE IN GALLERIA DEL VENTO
MODELLO TESTATO
Volvo Ocean 60
Scala 1:12.5
Lunghezza 1.75 m
Albero 2.11 m
Altezza totale 2.3 m
AWA = 90°
Randa + CODE 4B gennaker
CONFIGURAZIONE DI PROVA
Vfi = 3.77 m/sec
Re = 5.34·105
Spaziatura griglia 60 mm × 60 mm
N° punti di misura = 1520
Z
Y
0 10000
500
1000
1500
2000
0.18
-0.03
-0.24
-0.45
-0.66
-0.87
-1.07
-1.28
-1.49
-1.70
psad
Z
Y
0 10000
500
1000
1500
2000
1.76
1.45
1.14
0.84
0.53
0.22
-0.08
-0.39
-0.69
-1.00
ptad
-500 0 500 1000 1500
-1.0-0.50.00.51.01.5
Va
d
-500 0 500 1000 1500
-1.0-0.50.00.51.01.5
Va
d
-500 0 500 1000 1500z [m m ]
-1.0-0.50.00.51.01.5
Va
d
y /ha lb. = 0 .25
y/halb. = 0 .55
y/ha lb. = 0 .75
Vx'
Vy'
Vz'
Vx'Vy'
Vz'
Vx'
Vz'
Vy'
Z
Y0 1000
0
500
1000
1500
2000
RISULTATILa campagna di prove ha consentito di ricostruire la struttura del flusso a valle della velatura dell’imbarcazione. È stato messo in evidenza un insieme di vortici e notevoli variazioni della pressione statica e dinamica. Si individua una zona con valori della pressione statica più elevati che risente poco della presenza delle vele e una zona caratterizzata da bassi valori di pressione statica e dinamica, essendo influenzata dalla scia del flusso a valle del gennaker. Si rileva inoltre un vortice in testa d’albero e in prossimità della base della randa e una accelerazione del flusso nello spazio compreso tra le due vele.
Fig. 2a: Pressione statica Fig. 2b: Pressione totale Fig. 2c: Velocità adimensionale Fig. 2d: Diagramma vettoriale
2. SPERIMENTAZIONE IN SCALA REALEL’indagine è stata condotta sulla randa di una imbarcazione della classe olimpica Tornado, opportunamente strumentata al fine di misurare la distribuzione di pressione statica sulla sua superficie.
VELA TESTATA
25 prese di pressione su ogni lato
6 righe su ogni lato sfalsate e a distanza per evitare interferenze di flusso
Fig. 3a: Distribuzione delle prese di pressione sulla vela
Fig. 3b: L’imbarcazione Fig. 3c: Catena di misura
RISULTATILa distribuzione di pressione sull’intradosso e sull’estradosso della vela è stata misurata con soddisfacente accuratezza e mostra chiaramente il comportamento aerodinamico della vela. Si notano una distribuzione uniforme del carico aerodinamico che è maggiore nella parte centrale della vela, mentre è inferiore nei bordi della vela ed in particolare nella zona intorno alla penna.
x
y
0 1 2 3 40
1
2
3
4
5
6
7
8
1.301.151.000.850.700.550.400.250.10-0.05-0.20-0.35-0.50
x
y
0 1 2 3 40
1
2
3
4
5
6
7
8
1.301.151.000.850.700.550.400.250.10-0.05-0.20-0.35-0.50
x
y
0 1 2 3 40
1
2
3
4
5
6
7
8
1.401.251.100.950.800.650.500.350.200.05-0.10-0.25
Fig. 4a: Coefficiente di pressione statica sull’intradosso (sx) e sull‘estradosso (dx)
Fig. 4b: Coefficiente di forza
BIBLIOGRAFIA1. N. Erriu, "Caratterizzazione del flusso a valle delle vele di un modello di
imbarcazione Volvo Ocean 60", Tesi di Dottorato di Ricerca, Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Università di Cagliari, 2004.
2. N. Erriu, P. Puddu, “Un’indagine sperimentale in galleria a vento a valle della velatura di una imbarcazione oceanica”, Atti del convegno MIS-MAC 2004, Firenze, 21 Maggio 2004.
3. P. Puddu, N. Erriu, F. Nurzia, A. Pistidda, A. Mura, “Full Scale Investigation Of One-design Class Catamaran Sails”, Proceedings of the Second High Performance Yacht Design Conference, Auckland, 14-16 Febbraio 2006.