Analisi CFD di una cassa d'acqua oscillante a forma di U, verifica e validazione = CFD analysis of a water sloshing U-shaped tank, verification and validation

Per molti anni le casse di acqua oscillante sono state impiegate come metodo passivo e attivo di smorzamento del rollio nella progettazione navale: attraverso la regolazione della frequenza naturale della cassa in modo tale che corrisponda alla frequenza di risonanza dell'imbarcazione la condizione critica di risonanza al rollio non avviene. Per mezzo della calibrazione dello smorzamento interno della cassa ad acqua oscillante e della sua frequenza naturale, questo interessante dispositivo può essere impiegato come amplificatore del moto di beccheggio per migliorare l'efficienza dei dispositivi Wave Energy Converter. Nel secolo scorso la performance della cassa ad acqua oscillante a forma di U è stata studiata per mezzo del modello analitico di Lloyd, basato sull'equazione della quantità di moto di Eulero unidimensionale. Il modello di Lloyd richiede prove sperimentale per identificare il parametro coefficiente di attrito. In questo lavoro di tesi l'oscillazione d'acqua all'interno della cassa è stata studiata attraverso analisi CFD. In primo luogo il modello CFD è stato validato su risultati sperimentali in onda regolare di un prototipo in scala di U-tank; successivamente tramite una prova di decadimento libero il coefficiente di attrito del modello di Lloyd è stato identificato. Successivi test di decadimento libero e in moto regolare forzato con differenti fattori di scala sono stati condotti per identificare l'effetto scala sul coefficiente di attrito. Infine è stato simulato il moto in onda irregolare per il prototipo in scala e al vero. L'accuratezza e i limiti del modello di Lloyd calibrato con i parametri trovati nei precedenti test sono presentati e discussi.