Valutazione Autopropulsiva Idrogetto di carene semiplananti di tipo traghetto: Validazione di prove in vasca tramite modelli C.F.D. e successivo studio sperimentale di modelli di propulsione

Abstract

La presente tesi affronta lo studio numerico dell'idrodinamica di carene semiplananti di tipo traghetto equipaggiate con sistema propulsivo ad idrogetto, con l'obiettivo di valutarne il comportamento idrodinamico attraverso simulazioni di Fluidodinamica Computazionale (CFD) e di sviluppare un modello preliminare di autopropulsione.

Nella prima parte del lavoro è stata analizzata una carena di riferimento appartenente alla classe MDV 1200, rappresentativa di traghetti veloci monocarena. Partendo dai dati disponibili provenienti da prove sperimentali in vasca navale, è stato realizzato un modello numerico mediante il software Simcenter STAR-CCM+, comprendente la definizione della geometria, del dominio fluido, della mesh e dei modelli fisici necessari alla simulazione del moto con superficie libera e assetto dinamico. Il modello è stato validato confrontando la resistenza al moto ottenuta numericamente con quella misurata sperimentalmente. Pur evidenziando una sottostima dei valori assoluti della resistenza, le simulazioni hanno riprodotto correttamente l'andamento del fenomeno, confermando l'idoneità del modello per analisi comparative tra differenti configurazioni.

Successivamente sono state analizzate tre configurazioni geometriche caratterizzate dalla presenza o assenza del bulbo prodiero e del wedge poppiero. Il confronto tra i risultati ha consentito di valutare l'influenza di tali modifiche sulla distribuzione delle pressioni, sulla resistenza, sul trim e sul sinkage della carena. In particolare, il wedge ha mostrato un'influenza prevalente sull'assetto longitudinale, mentre la rimozione del bulbo ha determinato variazioni più significative dell'affondamento dinamico.

L'ultima parte della tesi è dedicata allo sviluppo di un modello preliminare di sistema propulsivo ad idrogetto. A partire dalla resistenza calcolata nelle simulazioni CFD è stato effettuato un dimensionamento preliminare della portata, della presa a mare e dell'ugello di scarico, implementando

This thesis presents a numerical investigation of the hydrodynamic behavior of semi-planing ferry hulls equipped with a waterjet propulsion system, with the aim of evaluating their hydrodynamic performance through Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations and developing a preliminary self-propulsion model.

The first part of the work focuses on a reference hull based on the MDV 1200 fast ferry class. Starting from available towing tank experimental data, a numerical model was developed using Simcenter STAR-CCM+, including geometry preparation, computational domain definition, mesh generation, and the implementation of the physical models required to simulate free-surface flow and dynamic trim and sinkage. The CFD model was validated by comparing the predicted total resistance with experimental measurements. Although the numerical model underestimated the absolute resistance values, it successfully reproduced the overall resistance trend, demonstrating its suitability for comparative analyses among different hull configurations.

Three hull configurations were then investigated, differing in the presence or absence of a bow bulb and a stern wedge. The comparison allowed the evaluation of the influence of these geometric modifications on pressure distribution, total resistance, trim, and sinkage. The results showed that the stern wedge mainly affected the longitudinal attitude of the hull, whereas the removal of the bow bulb produced a more significant variation in dynamic sinkage.

The final part of the thesis deals with the preliminary development of a waterjet propulsion model. Based on the resistance predicted by the CFD simulations, a preliminary sizing of the intake, nozzle, and flow rate was performed, followed by the implementation of a simplified numerical model for self-propulsion simulations. The results highlighted the difference between towing and self-propelled operating conditions, confirming the importance of hull-propulsor interaction when evalua