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Valutazione della resistenza all'avanzamento di una imbarcazione tramite simulazioni stazionarie RANS

Informazioni tesi

  Autore: Alexandro Palmieri
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2009-10
  Università: Università degli Studi di Bologna
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria Meccanica
  Relatore: Alfredo Liverani
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 121

Questa tesi si pone come obiettivo lo studio idrodinamico computazionale dei flussi viscosi attorno ad una imbarcazione, mirando a studiarne problematiche e metodologie di lavoro per poter predire, in fase di progettazione, le differenti componenti di resistenza che vanno ad influire sulle prestazioni di una reale imbarcazione nelle proprie condizioni operative; l’approccio computazionale mediante equazioni RANS con codice ANSYS Fluent® 6.3.26 (http://www.ansys.com) consentirebbe così, in campo nautico, la riduzione di costose prove sperimentali da realizzarsi in vasche idrodinamiche fornendo nel contempo informazioni complementari utili in fase di progettazione. Per l’analisi degli errori si è scelto di seguire il rigoroso approccio proposto dall’ITTC in quanto, per poter estendere con affidabilità una determinata metodologia computazionale ad una generica imbarcazione in fase di progetto, è di fondamentale importanza essere in grado di quantificare gli errori e le incertezze numeriche e di modellazione, associati alla simulazione stessa.

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1 MODELLI MATEMATICI Engineers study interesting real-world problems but fudge their results. Mathematicians get exact results but study only toy problems. But computer scientists, being neither engineers nor mathematicians, study toy problems and fudge their results. G.W. Flake 1.1 equazioni di navier–stokes Nello studio della resistenza all’avanzamento di una imbarcazione possiamo ritenere i fluidi (aria e acqua) newtoniani, incomprimibili ed isotermi; queste ipotesi ci permettono di ridurre il numero delle variabili del problema e conseguentemente il numero delle equazioni necessarie alla sua soluzione. In particolare, l’ipotesi di considerare un fluido incomprimibile ci permette di ritenere costante la densità r mentre l’ipotesi di fluido isotermico ed incomprimibile ci permette di non considerare l’equazione della energia: sotto queste ipotesi le equazioni di Navier Stokes si esprimono mediante il principio di conservazione della massa ed il principio di conservazione della quantità di moto. Le variabili del problema in tutto sono23: equazione di continuità (1 equazione); equazione delle quantità di moto (3 equazioni); equazione della energia (1 +1 equazioni); equazioni costitutive – equazioni di stato (2 equazioni) – legge di Navier (6 +6 equazioni) – legge di Fourier (3 equazioni) Abbiamo pertanto23 equazioni in altrettante incognite. Essendo il nostro problema isotermo ed essendo entrambi i fluidi incomprimibili (r(x, t) = cost) consideriamo solamente l’equazione di continuità, l’equazione della quantità di moto (3 equazioni) e la legge di Navier (6 + 6 equazioni), in tutto abbiamo pertanto 16 equazioni nelle16 incognite v i (3), p(1), t ij (6), D ij (6) [2]. 3

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