Simulazioni di fluidodinamica computazionale (CFD) rivelano che le coperture di prua a piastra piatta possono ridurre fino al 42% la resistenza del vento sullo scafo delle navi.
Le navi sono le principali modalità di trasporto per il commercio globale, in quanto efficienti ed efficaci. Migliorare le prestazioni aerodinamiche delle navi potrebbe ridurre il consumo di carburante e migliorare la velocità, migliorando ulteriormente l’economia del trasporto marittimo
Un gruppo di ricerca in cooperazione internazionale, composto dal dottor Ngoc-Tam Bui, professore assistente presso il College of Systems Engineering and Science dello Shibaura Institute of Technology e dai dottori Ngo Van He e Ngo Van Hien, professori associati dell’Hanoi University of Science and Technology, ha simulato e confrontato diverse coperture di prua (la parte anteriore dello scafo), che riducono la resistenza del vento sulle navi, dimostrando che le coperture di prua a piastra piatta sulle navi possono ridurre la resistenza al vento fino al 42%, permettendo un enorme risparmio di carburante.
Il gruppo di ricerca ha simulato e confrontato diverse coperture di prua che riducono la resistenza totale del vento, usando ANSYS-Fluent, un software commerciale, per eseguire simulazioni di fluidodinamica computazionale (CFD).
Nel caso specifico, una piccola nave passeggeri (con e senza copertura di prua) e i suoi dintorni sono stati divisi in milioni di elementi utilizzando una mesh, una griglia numerica.
Successivamente, usando un modello viscoso turbolento, sono state risolte le “equazioni di Navier-Stokes mediate da Reynolds“, che rappresentano il movimento del flusso del fluido mediato nel tempo per ciascun elemento. I loro risultati combinati hanno prodotto la resistenza del vento che agisce sullo scafo.
«La regione di pressione dinamica attorno alla prua e la resistenza del vento si sono ridotte drasticamente con l’aumentare dell’altezza della copertura della piastra piatta. La nave ha affrontato una resistenza totale inferiore del 38,71 percento con una copertura di prua alta 2,4 m rispetto a una alta 0,37 m. Questo valore è simile alla riduzione del 42,41 percento per una nave con la copertura aerodinamica» sottolinea il professor Ngoc-Tam Bui.
I ricercatori hanno studiato anche l’effetto della direzione del vento sulle prestazioni aerodinamiche di una nave.
Quando il vento soffia con un angolo di 20 gradi rispetto alla direzione della nave, la resistenza è massima, indipendentemente dalla copertura di prua, a 90 gradi è quasi a zero, mentre ad angoli maggiori, inverte la direzione, favorendo il movimento della nave.
«La copertura di prua a piastra piatta proposta è semplice da produrre e riduce la resistenza del vento che agisce su una nave, quindi potrà migliorare le prestazioni aerodinamiche di piccole navi passeggeri, con un risparmio di olio combustibile e una maggiore efficienza economica nel trasporto marittimo» conclude Bui.
