UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAGLIARI DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA MECCANICA

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.