Metodi e modelli per la soluzione di problemi di interazione fluido-struttura su catamarani ad alte prestazioni

Il presente lavoro mette a punto una procedura per l'analisi dell'interazione fluido-struttura per un'imbarcazione a vela ad alte prestazioni, che possono essere garantite solo se vengono soddisfatti stringenti requisiti strutturali e fluidodinamici. In particolare l'imbarcazione presa in esame è l'AC45, ideato per l'allenamento degli equipaggi che partecipano alla prossima competizione di Coppa America. In virtù del recente sviluppo di codici commerciali fluidodinamici e strutturali, capaci di ottenere risultati sempre più fedeli a quelli sperimentali, si è scelto un approccio di tipo computazionale. Come ipotesi del problema si sono poste la stazionarietà del sistema e la linearità del comportamento della struttura. La strategia messa a punto è quella di accoppiare due codici commerciali, STAR-CCM+ per l'analisi fluidodinamica ed MSC NASTRAN per l'analisi strutturale, realizzando una procedura iterativa capace di valutare la mutua interazione tra il campo fluidodinamico e la forma della struttura (e che riesca a definire la configurazione deformata finale). Per interfacciare i due programmi vengono esportate le pressioni dalla simulazione fluidodinamica attraverso il tool di mappatura, presente in STAR-CCM+, capace di interpolare i dati tra le due griglie, strutturale e fluidodinamica, solitamente differenti. Il modello strutturale viene poi caricato con la mappa di pressioni attraverso un codice Matlab appositamente sviluppato. Le deformazioni risultanti vengono quindi mappate sul modello fluidodinamico per poi deformare la griglia fluidodinamica con lo strumento di mesh morphing di STAR-CCM+. Il metodo viene applicato dapprima alla deriva del catamarano con la quale, in virtù della sua semplicità strutturale, si è messa a punto l'intera procedura e in seguito all'ala del medesimo catamarano, che è caratterizzata da una maggiore complessità strutturale. Infine viene svolta un' analisi dei risultati, relativi all'ala, che permette la comprensione, necessaria in fase progettuale, del comportamento della struttura sotto carico