SAILING YACHT AERO-HYDRO-DYNAMICS

SAILING YACHT AERO-HYDRO-DYNAMICS

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iten
Codice
91074
ANNO ACCADEMICO
2020/2021
CFU
6 cfu al 1° anno di 9268 YACHT DESIGN (LM-34) LA SPEZIA
SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE
ING-IND/08
LINGUA
Inglese
SEDE
LA SPEZIA (YACHT DESIGN)
periodo
1° Semestre
materiale didattico

PRESENTAZIONE

Le moderne barche a vela sono macchine assai sofisticate che sfruttano il potenziale di energia rinnovabile presente nel vento per generare la propulsione. Tali macchine vengono studiate nel corso attraverso l’analisi dei principali principi della fluidodinamica applicati al sistema barca, partendo dai meccanismi di generazione di portanza e resistenza, valutando poi l’equilibrio dell’imbarcazione ed infine le prestazioni della barca

 

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

This unit supplies students with the basic fundamentals of the sail aerodynamics and interaction with the hull, as well as technological and application concepts concerning the design methods and materials

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

 

Durante il corso vengono affrontati i principi di base dell’aerodinamica e dell’idrodinamica in relazione al funzionamento delle vele, degli scafi e dell’imbarcazione in generale. La generazione della portanza e della resistenza sono analizzati in profondità e tali concetti vengono applicati al sistema barca, permettendo quindi l’analisi dell’equilibrio dell’imbarcazione e delle sue prestazioni. Viene quindi approfondito il comportamento aerodinamico delle vele evidenziandone gli aspetti comuni e quelli differenti dai profili tridimensionali tipicamente correlabili ad ali o palettature. Successivamente le appendici idrodinamiche vengono introdotte ed analizzate in funzione dei loro parametri geometrici di base. Infine, viene introdotta la resistenza d’onda e quindi vengono valutate le prestazioni degli scafi permettendo l’impostazione di schemi di calcolo per programmi di tipo VPP (velocity prediction program).

 

Alla fine del corso gli studenti avranno maturato le seguenti conoscenze:

  • Generazione di portanza e resistenza relativo effetto dei parametri geometrici e fluidodinamici.
  • I principi fondamentali che intervengono nel procedere di un’imbarcazione a vela.
  • L’equilibrio di un’imbarcazione a vela.
  • Valutazione delle varie sorgenti di resistenza presenti sulla barca ed il loro effetto sulle prestazioni.
  • Conoscenze approfondite riguardanti le superfici portanti.
  • Capacità di implementazione di algoritmi tipo VPP.
  • Capacità di analisi e valutazione delle prestazioni di una imbarcazione come funzione delle scelte progettuali.

Modalità didattiche

Le attività didattiche sono organizzate in 52 ore di lezioni frontali Potranno essere intraprese esercitazioni riguardanti simulazioni CFD di vele e scafi, ovvero sviluppo di codici di tipo VPP semplificati o di parti di essi.

 

PROGRAMMA/CONTENUTO

  • Definizioni generali.
  • Tipologia delle vele impiegate come funzione del percorso e dell’intensità del vento.
  • Il vento apparente: definizioni, espressioni analitiche ed effetto dello strato limite terrestre; “Twist” del vento apparente.
  • Resistenza. Meccanismi di generazione della resistenza: resistenza di attrito superficiale, resistenza di profilo e resistenza di forma. Individuazione dei parametri fisici coinvolti e metodi per la riduzione della resistenza. Cenni riguardanti la teoria dello strato limite e la separazione dello strato limite.
  • Portanza. Meccanismi di generazione della resistenza. Flusso attorno ad un profilo alare, circolazione, teorema di Kutta-Joukowski ed espressione del coefficiente di portanza.
  • Teoria dei profili sottili.
  • Profili alari bidimensionali: il carico aerodinamico e la sua distribuzione come funzione dei parametri geometrici.
  • Resistenza indotta. Teoria della linea portante di Prandtl.
  • “Twist” delle vele ed il suo effetto in termini di portanza e resistenza.
  • Mutua interazione tra le vele.
  • Definizione di un algoritmo di tipo VPP: equazioni richieste, processo d’iterazione, diagrammi polari, definizione di VMG ed esempi.
  • Considerazioni riguardanti la resistenza d’onda e serie sistematiche. Effetto dello sbandamento e delle onde sulla resistenza.
  • Appendici: timone e deriva. Parametri riguardanti la definizione del piano di deriva e considerazioni riguardanti la sezione di profili adatti.
  • Esempi di scelte progettuali

 

TESTI/BIBLIOGRAFIA

  • The Aero and Hydromechanics of Keel Yachts ” J.W. Slooff
  • “The Symmetry of Sailing” Ross Garrett
  •  “Aero-Hydrodynamics of a Sailing Yacht”  C. A. Marchaj
  • “Aero-hydrodynamics and the performance of sailing yachts ” F. Fossati
  • “Principles of Yacht Design” Lars Larsson
  •  “Sail Performance”    C. A. Marchaj
  •   “Sailing Yacht Design Theory”  Claughton – Wellicome – Shenoi
  •  “Sailing Yacht Design Practice”  Claughton – Wellicome – Shenoi
  •  “Maximum Sail Power” Brian Hancock
  • “ High performance sailing ” F. Bethwaite
  • “Aero-Hydrodynamics and the Performance of Sailing Yachts” Fossati, F..

DOCENTI E COMMISSIONI

Ricevimento: Il ricevimento degli studenti è fissato il martedì presso l’ufficio posto nella sede di Villa Cambiaso (DIME, sezione Maset). Gli studenti sono comunque i benvenuti anche fuori dal giorno di ricevimento, è consigliato un appuntamento via email.

Commissione d'esame

EDWARD CANEPA (Presidente)

CESARE MARIO RIZZO

MARCO FERRANDO

LEZIONI

Modalità didattiche

Le attività didattiche sono organizzate in 52 ore di lezioni frontali Potranno essere intraprese esercitazioni riguardanti simulazioni CFD di vele e scafi, ovvero sviluppo di codici di tipo VPP semplificati o di parti di essi.

 

INIZIO LEZIONI

Le lezioni iniziano la penultima settimana di Settembre e terminano la settimana prima di Natale

 

ESAMI

Modalità d'esame

L’esame consiste di una discussione orale dei contenuti del corso. Le date degli esami sono tre nella sessione estiva (Giugno - Settembre) e due in quella invernale (Gennaio – Febbraio).

 

Modalità di accertamento

L’esame è costituito da una discussione orale degli argomenti trattati durante il corso. Tipicamente vengono rivolte allo studente due domande, ma il numero effettivo è a discrezione del docente.