• aerodinamica
• ottimizzazione
• piano velico

Nel presente lavoro viene mostrata una procedura di ottimizzazione applicata al piano velico (genoa e randa) dell’imbarcazione Mefistofele, una barca prototipo di 12 metri con armo a sloop bermudiano.
L’obiettivo è quello di ricercare le geometrie e gli assetti, per assegnate andature di bolina (28°, 30° e 32°), che minimizzino il tempo per miglio nautico dell’intera imbarcazione, tenendo ovviamente come riferimento le prestazioni della configurazione originale del Mefistofele.
Il progetto si sviluppa principalmente in due fasi.
Nella prima fase, si pone a confronto il piano velico originale con due configurazioni di forma in pianta alternativa, ciascuna precedentemente ottimizzata cercando gli angoli di assetto e svergolamento che massimizzino il coefficiente di spinta. Entrambe le configurazioni alternative, A1 e A2, sono caratterizzate da un genoa più stretto rispetto a quello originale (larghezza massima di 5.59 m anziché 6.80 m), ma, mentre la A1 mantiene la randa “a punta” (corda di estremità di 0.14 m) attualmente utilizzata dal Mefistofele, la A2 presenta una randa “tagliata” (corda di estremità di 1 m).
Nella seconda fase, appurato che la configurazione con randa “tagliata” risulta la più conveniente, si procede all’ottimizzazione di una variante della A2, nella quale la base della randa viene fissata su 4.80 m anziché 4.03 m. Inoltre, tra i parametri liberi, oltre agli angoli di calettamento e di svergolamento di entrambe le vele, vengono incluse anche le corde di mezzeria e di estremità della randa, dando a quest’ultima un range tra 0.15 m e 1.50 m.
Ottenuto un database sufficientemente ampio di configurazioni geometriche (di ciascuna delle quali si conoscono le principali caratteristiche aerodinamiche per la varie andature), si possono ottenere, mediante un processo iterativo che coinvolga modelli semplificati della cinematica e della meccanica dell’imbarcazione, i tempi stimati per miglio nautico relativi a ciascuna configurazione confrontata.
Infine si procede ad una classificazione in base alla superficie complessiva del piano velico. Questo in quanto, da regolamento di regata, categorie diverse di superficie velica hanno un diverso tempo di riferimento per miglio nautico. Vengono dunque selezionate le configurazioni che forniscono miglior guadagno rispetto al proprio tempo di riferimento.
La geometria CAD viene realizzata in maniera parametrica, utilizzando il software di modellazione ProEngineer Wildfire 5.0® della PTC, mentre la simulazione CFD e la generazione della griglia di calcolo volumetrica sono effettuate tramite il software Star-CCM+ 6.02.009® della CD-ADAPCO.
La procedura di ottimizzazione viene invece implementata all’interno del software modeFRONTIER 4.3® della ESTECO, facendo interfacciare tra loro gli altri software citati.