Cliente: Baruffi Composites Solutions
Referente: Ing. Davide Mavillonio, Ing. Yauheni Parfionau
Categoria: Fluidodinamica, analisi CFD
Esigenza
Baruffi Composites Solutions, azienda leader nella progettazione, sviluppo e produzione di manufatti sia estetici che strutturali in materiali compositi avanzati per numerosi settori, e in particolare per quello dell’automotive, si è affidata all’esperienza di Asotech per testare le caratteristiche di stabilità longitudinale di un motoscafo di sua realizzazione per il campionato di motonautica inshore.
Un natante innovativo ad alte prestazioni che presentava alcune caratteristiche salienti rispetto ad altre imbarcazioni, quali elementi galleggiati e un fondo piatto con geometrie avveniristiche, studiate per aumentare l’efficienza della navigazione, e una cellula di sopravvivenza del pilota più leggera e resistente che, unita all’utilizzo di materiali in carbonio, permetteva un risparmio di peso e un conseguente guadagno in velocità di punta.
Baruffi Composites Solutions si è avvalsa delle competenze di Asotech per testare due aspetti critici del natante prima di un suo effettivo test:
Portanza aerodinamica
Stabilità longitudinale
La portanza e la resistenza rivestono un ruolo fondamentale nel calcolo delle prestazioni del motoscafo, in quanto da esse dipendono le caratteristiche aero e idrodinamiche ma anche la stabilità longitudinale.
Per eseguire le simulazioni numeriche CFD, i professionisti Asotech hanno utilizzato il programma commerciale FLUENT in ambiente ANSYS Workbench 2019 R1 con gli opportuni moduli per la fase di pre-processing, solving e post-processing. Una volta semplificato il modello 3D fornito dalla committenza in ambiente Space Claim, è stato creato il modello fluidodinamico, che ha permesso di capire l’andamento dei flussi di aria e acqua e in che modo le forze lift e drag si modificano al variare dell’inclinazione e della velocità del natante. Sono stati infatti esaminati numerosi casi che hanno analizzato differenti inclinazioni del motoscafo (da 0° a 12°) e velocità (da 0 a 200 km/h).
Vista l’impossibilità di ottenere informazioni riguardanti la spinta del motore, si è deciso di simulare l’elica nelle sue condizioni di massima efficienza. Come per il natante, il modello dell’elica è stato importato nell’ambiente Space Claim e poi in Fluent per ottenere le curve di spinta al variare dell’angolo di pitch e del regime di rotazione.
Una volta analizzati i dati ottenuti, è stato possibile rilevare che il motoscafo aveva alcuni difetti, in particolare una parte posteriore deportante, che lo portavano ad essere particolarmente instabile e con una tendenza a ribaltarsi.
Essenzialmente, l’obiettivo principale era rappresentato dall’ottenere il momento di pitch negativo caratterizzato dalla collocazione del centro di pressioni dietro al baricentro CG.
Sul motoscafo erano inoltre presenti alcune zone di parziale distacco della vena fluida (si veda figura sotto): la loro presenza avrebbe portato ad una perdita di efficienza del natante e una conseguente riduzione della velocità massima raggiungibile.
Grazie alla collaborazione con Asotech, Baruffi Composites Solutions ha ottenuto un natante che consentirà di gareggiare in completa sicurezza nel campionato di motonautica inshore.
Le modifiche suggerite, derivate da una scrupolosa attività di analisi CFD, hanno consentito di ottenere una portanza del 30% superiore e un aumento del 5% delle prestazioni, in termini di velocità e minori consumi, rispetto ai modelli della concorrenza.
