Abstract:
|
L’objectiu principal d’aquest projecte és l’estudi aerodinàmic de les veles d’una
embarcació, concretament el Beneteau First 40.7, mitjançant tècniques CFD. El problema
principal és que l’aplicació d’aquest tipus de tècniques al món de la navegació és molt
limitada degut a la complexitat de simular la interacció existent entre un fluid i una estructura
que pateix grans desplaçaments, com és el cas d’una vela. Per a fer front a aquestes
limitacions, ha estat necessari el desenvolupament dins de CIMNE d’un nou codi multifísic
d’interacció fluid-estructura, anomenat Kratos Large Displacements, que introdueix un nou
element de membrana per a les veles que permet caracteritzar correctament el seu
comportament real. La validació d’aquest nou codi multifísic ha estat també objectiu d’aquest
projecte.
Emprant aquest nou codi, s’ha realitzat l’estudi dels camps fluidodinàmics de
velocitats i pressions, així com de la resposta estructural, de les principals veles emprades
actualment en dos casos clarament diferenciats de navegació: navegació de cenyida, és a
dir, en contra del vent, i navegació en popa, és a dir, a favor del vent. En el primer cas, es
comparen els resultats obtinguts navegant només amb la major i només amb el gènova,
amb els obtinguts amb les dues veles interactuant entre elles, i aquests últims resultats es
comparen amb els obtinguts també amb interacció però ara entre la major i un floc, vela molt
semblant a un gènova però de menors dimensions emprada per a condicions de fort vent de
cara a millorar l’estabilitat de l’embarcació. En el segon cas, s’obtenen resultats de
l’embarcació navegant en popa utilitzant com a veles la major i el spi. El projecte també
presenta un estudi sobre la variació de la força resultant sobre les veles al variar la intensitat
del vent i l’escora (inclinació lateral) de l’embarcació navegant en cenyida.
Els resultats permeten visualitzar els efectes de la interacció entre dos veles
navegant en cenyida, i com en el cas del floc aquests efectes són menors, comentant en
cada cas com aquests afecten al comportament de l’embarcació. A la vegada també es
poden extreure i comprendre algunes de les posicions tàctiques més importants en una
regata a vela i com treure’n profit. També s’evidencia la necessitat d’emprar un floc en
comptes d’un gènova a partir d’una certa intensitat de vent, doncs tot i que una petita escora
augmenta la component de la força d’avanç sobre l’embarcació, una escora excessiva
provoca l’efecte contrari juntament amb una menor eficiència de la part hidrodinàmica. Des
del punt de vista estructural, s’observa la forma final de la vela sota l’acció del vent, i es
determina la direcció òptima que han de tenir els seus panys juntament amb la necessitat de
reforçar els seus punys. |