Descrizione del modulo "Idrodinamica di veicoli non convenzionali e alta velocità (SP.P03.012.001)"

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  • Descrizione del modulo "Idrodinamica di veicoli non convenzionali e alta velocità (SP.P03.012.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • La possibilità di analizzare in dettaglio le caratteristiche idrodinamiche di veicoli marini non convenzionali consente di ridurre i rischi connessi alla navigazione in mare, sia per i mezzi destinati al trasporto di persone che di merci. Con riferimento all'uso per il trasporto di passeggeri, la possibilità di effettuare studi di previsione affidabili del comportamento dinamico in mare formato permetterà l'aumento del comfort di bordo. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Le attività del modulo riguardano i fenomeni idrodinamici caratteristici di veicoli marini non convenzionali o ad alta velocità, come navi ad effetto di superficie (surface effect ship SES, Air Cushion Vehicles, ACV), veicoli multiscafo, scafi plananti o veicoli che operano sotto la superficie libera. Molte delle fenomenologie riguardano l'interazione non-lineare tra il fluido e la struttura e tra il veicolo e la superficie libera. Per le loro peculiarità, lo studio del campo fluidodinamico, della stabilità e della dinamica di un veicolo non convenzionale, non sempre può essere condotto con le tecniche e gli strumenti classici (numerici o sperimentali) impiegati per i veicoli più comuni, ma richiede approcci dedicati. Nell'ambito di questo modulo vengono quindi sviluppati modelli fisico/matematici semplificati che consentono di scorporare tutti gli elementi che rendono complicata l'analisi, ma che non sono determinanti per l'interpretazione dei fenomeni in esame. Alcune delle attività presenti nel modulo fanno parte di quelle previste all'interno dei progetti di ricerca NICOP-Catamarans e SES-Hydro finanziati da enti e organismi internazionali. (literal)
Competenze
  • Nel passato, i partecipanti al modulo hanno maturato importanti competenze sia nell'ambito della modellazione fisico/matematica, che delle tecniche di indagine numeriche e sperimentali. I risultati ottenuti dall'impiego dedicato dei metodi di idrodinamica navale classica a scafi non convenzionali, multiscafo e veicoli ad alta velocità, alcune di queste svolte nell'ambito di progetti finanziati da organismi internazionali, sono state già oggetto di pubblicazione su riviste scientifiche e congressi internazionali. Tra i partecipanti al modulo esistono competenze nell'ambito di: sviluppo di modelli fisico/matematici semplificati per applicazioni in ambito di flussi a superficie libera metodi di simulazione numerica basati sulle equationi di Navier-Stokes mediate secondo Reynolds (RANS) sviluppo di modelli per flussi potenziale a superficie libera e loro implementazione strumenti di indagine sperimentale allestimento ed esecuzione di prove sperimentali per scafi non convenzionali (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Lo sviluppo di metodologie teoriche, numeriche e sperimentali per la previsione delle prestazioni di veicoli marini non convenzionali e la comprensione dei fenomeni fisici ad essi associati consente di ridurre i tempi ed i costi della fase di progettazione. Inoltre, la possibilità di usufruire di metodologie specifiche e ben assodate offrirà la possibilità di realizzare un progetto che meglio si adatta alle specifiche richieste. (literal)
Tecnologie
  • Lo studio del flusso a superficie libera generato da veicoli marini non convenzionali si basa sull'impiego di modelli numerici a diverso ordine di approssimazione. Questi possono essere o modelli a potenziale per problemi con frontiera libera o simulazioni RANS per flussi a singola fase con frontiera libera o bifase con tecniche di interface capturing. La scelta della metodologia dipende dal problema in esame e dal fenomeno fisico oggetto di investigazione. Dal punto di vista sperimentale, per l'analisi del campo di velocità verranno impiegate tecniche di velocimetria tipo laser-doppler o particle-image a seconda del tipo di informazione e della precisione richieste. Misurazioni del campo ondoso saranno effettuati tramite sonde capacitive. (literal)
Obiettivi
  • Approfondire la conoscenza dei fenomeni di interazione tra gli scafi di un catamarano e del ruolo svolto dalla distanza interscafo e dalla velocità, sia in termini di resistenza all'avanzamento che delle caratteristiche di stabilità e manovrabilità. Comprensione dei fenomeni idrodinamici caratteristici di scafi plananti ad alta velocità e ad effetto di superficie. Validazione di strumenti di calcolo basati su modelli semplificati per la predizione del flusso e del campo di pressione al di sotto di uno scafo planante. Definizione delle basi di sviluppo di modelli fisico/matematici per flussi di corpi immersi in presenza di fenomeni di cavitazione. (literal)
Stato dell'arte
  • Veicoli marini non convenzionali sono impiegati sia in attività sportive o di tempo libero che per il trasporto di persone o merci. L'aspetto che ne rende interessante l'impiego è la dinamicità connessa alle dimensioni, alla ridotta resistenza all'avanzamento ed alle più alte velocità che si possono raggiungere. Ci sono tuttavia alcuni problemi legati alla stabilità dinamica e all'interazione non lineare con la superficie libera che, per le loro peculiarità non possono essere studiati in modo accurato con gli attuali strumenti di predizione. Esistono solo pochi esempi di strumenti di predizione numerica per la valutazione delle caratteristiche di stabilità dinamica di scafi plananti, e sono pochi gli studi dettagliati del campo fluidodinamico generato da scafi SES a ACV presenti in letteratura. L'interferenza tra gli scafi di un catamarano non è ancora stata analizzata in dettaglio, sia per quanto riguarda il profilo ondoso che per il campo fluidodinamico sottostante, e sono estremamente rari i riferimenti riguardanti la modellazione fisico/matematica di flussi supercavitanti. (literal)
Tecniche di indagine
  • In funzione del tipo di applicazione e problema, alcune indagini verranno condotte tramite metodi di simulazione numerica di tipo classico ma utilizzati in modo da fornire una descrizione dettagliata del campo fluidodinamico. Per altre verranno invece sviluppati modelli e metodi fisico/matematici semplificati specifici per il tipo di problema e nell'ambito delle ipotesi o approssimazioni formulabili. Ove necessario verranno inoltre impiegate tecniche sperimentali per la misurazione di elevazione ondosa, assetto, valori locali di velocità del fluido e di pressione sulla superficie dello scafo. (literal)
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