Analisi prestazionale di una barca a vela da regata tramite Computational Fluid Dynamics con dinamica a tre gradi di libertà = Performance analysis of a racing sailing boat carried out with Computational Fluid Dynamics implementing a three degrees of freedom dynamic model

Lo sviluppo delle barche da regata è un processo ambito da tutti gli ingegneri. Realizzare mezzi altamente performanti, costruiti mediante le ultime tecnologie disponibili navali richiede maggiori attenzioni nella fase progettuale. Il progresso tecnologico ha reso disponibile una nuova metodologia di studio che può essere utilizzata anche nell'ambito della progettazione delle barche a vela. Questa nuova tecnologia è la Fluidodinamica Computazionale. La fluidodinamica computazionale, tramite la soluzione di particolari equazioni, porta al calcolo delle grandezze fondamentali di un flusso di fluido e permette anche di calcolare l'interazione con il fluido stesso dei corpi immersi in esso. E' facile capire come questa tecnologia possa risultare fondamentale nel calcolo delle prestazioni delle imbarcazioni. La possibilità di osservare, all'interno del modello, la barca durante la navigazione è un aspetto di forte utilità agli ingegneri i quali, attraverso i codici CFD, possono arrivare al calcolo estremamente preciso delle condizioni di navigazione delle geometrie da loro prodotte. Tuttavia l'utilizzo dei codici di calcolo fluidodinamici nel settore velico non è, ad oggi, ancora ampiamente presente; i costi elevati di software e hardware necessari nella maggior parte dei casi risulta proibitivo alle piccole/medie imprese. La presente tesi ha lo scopo di descrivere nei dettagli il processo di sviluppo di un modello di calcolo per analisi fluidodinamica computazionale orientato al calcolo delle prestazioni di navigazione di una barca a vela da regata di classe MELGES 24. La particolarità dello studio svolto risiede nella possibilità di calcolare lo stato di equilibrio su tre gradi di libertà della barca e, soprattutto, l'implementazione attraverso l'ambiente di calcolo open-source OpenFoam e la realizzazione delle simulazioni su dispositivi hardware di tipo home che rendono l'intero processo relativamente economico. Tramite il confronto con i dati ottenuti mediante il VPP e mediante i dati misurati durante l'utilizzo della barca dalle diverse istituzioni che ne hanno fatto uso nel tempo, si giunge a conclusione che i modelli CFD sviluppati portano ad una conoscenza dei dati di assetto della barca di notevole precisione. L'elaborato si conclude con la descrizione dettagliata dei dati ottenuti mediante le simulazioni costruite attraverso il software open-source Paraview.