Documentazione dell'attività di sviluppo di un modello idrodinamico per elica auto-orientabile

Il presente rapporto documenta l'attività svolta nell'ambito del progetto RITMARE per il raggiungimento degli obiettivi previsti dall'unità operativa SP1-WP2-AZ7-UO02. Nel seguito vengono descritti lo sviluppo e la validazione di un modello teorico/numerico per l'analisi idrodinamica di eliche auto-orientabili (SPP) volto alla predizione delle prestazioni in termini di passo di equilibrio, spinta e coppia in assegnate condizioni di lavoro. Differentemente dalle eliche tradizionali, le eliche di tipo SPP sono dotate di pale che possono liberamente ruotare attorno ad un asse di pivot fino al raggiungimento dell'equilibrio tra le forze centrifughe ed i carichi idrodinamici generati nella condizione di lavoro analizzata. Il presente rapporto documenta l'attività di sviluppo di un modello accurato per la predizione dei carichi idrodinamici agenti sull'elica. In particolare vengono analizzati due approcci complementari per l'analisi idrodinamica di propulsori ad elica: un solutore basato sul metodo degli elementi di contorno (BEM) ed uno derivante dalla Blade Element Momentum Theory (BEMT). Entrambi gli approcci presentano buone caratteristiche di accuratezza e ridotti oneri computazionali e vengono abitualmente utilizzati per l'analisi idrodinamica di propulsori ad elica di tipo tradizionale nelle fasi di progetto preliminare. L'applicazione degli stessi all'analisi di eliche SPP non è standard. Il documento presenta un'analisi dettagliata dei limiti e dei vantaggi delle due metodologie comparandone le predizioni numeriche con risul tati sperimentali per ottenere indicazioni relativamente alla efficacia e alla robustezza dei modelli sviluppati. Il presente rapporto include la revisione di risultati e considerazioni pubblicati nel seguente lavoro a rivista: S. Leone, C. Testa, L. Greco, F. Salvatore, "Computational analysis of self-pitching propellers performance in open water," Ocean Engineering 64 (2013), pp. 122 - 134.