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Design delle vele
L'obiettivo principale di questa attività di ricerca è l'indagine del comportamento non lineare di delle vele sotto carico aerodinamico. A tal fine, è stato sviluppato un codice numerico per eseguire l'analisi aerodinamica viscosa di un sistema multi-vela comprensivo dell’effetto dell’albero. Il codice è basato su metodo vortex lattice 3D abbinato alla soluzione 2D dello strato limite lungo le linee di corrente. L'analisi strutturale viene poi eseguita utilizzando un codice agli elementi finiti appositamente sviluppato in grado di prevedere la deformazione delle vele sotto carico. Il codice finale ISTIA accoppia la soluzione aerodinamica e strutturale eseguendo successive iterazioni.
Il problema aerodinamico è stato affrontato utilizzando un metodo vortex ring per la soluzione a potenziale accoppiato ad un metodo bidimensionale di strato limite integrale, con il modello di separazione bolla, per valutare gli effetti viscosi (compreso l'effetto dell’albero) sulla distribuzione di pressione calcolata sulla forma finale della vela.
Il comportamento strutturale delle vele si presume essere simile a una membrana sotto carico. Per il metodo agli elementi finiti è stato scelto un elemento triangolare a tre i nodi isoparametriche.
Per convalidare i risultati del codice strutturale è stato costruito un semplice apparato sperimentale che permettesse la misurazione della forma di una membrana rettangolare sotto carico costante di pressione. Per effettuare tale confronto sono state determinate le caratteristiche meccaniche di differenti tessuti attraverso test di carico su differenti provini di tessuto. Il codice ISTIA stima la forma finale di un sistema multi-vela per un prescritto angolo di attacco, i carichi aerodinamici, le sollecitazioni, i coefficienti aerodinamici e le prestazioni (come CL, CD, CPropulsion, ecc.) E 'inoltre in grado di analizzare materiali non isotropi, come quelli comunemente usati nei tessuti delle vela.
Dato che i test sperimentali su casi analoghi non sono disponibili fino ad oggi, la convalida della procedura di accoppiamento iterativa completa all'interno ISTIA è stata effettuata attraverso il confronto con prove in galleria del vento su un semplice modello di un sistema albero-vela.
