Sviluppo di un codice a superficie portante combinato con il metodo di Newton-Raphson multidimensionale per la progettazione di eliche navali

Abstract

Il presente lavoro espone dapprima lo sviluppo di un codice a superficie portante di matrice completamente numerica sul modello a reticoli vorticali discreti, successivamente l’integrazione dello stesso con un metodo di Newton-Raphson multidimensionale indirizzato alla progettazione di eliche navali caratterizzate da una distribuzione di carico, sezione per sezione, imposta. L’intento del lavoro in oggetto risulta rivolto alla realizzazione di un solido strumento di progetto di secondo livello che possa definitivamente sostituire gli ormai obsoleti metodi di correzione per effetti tridimensionali mediante i quali, nella maggior parte dei casi, non si riescono a ottenere risultati completamente in linea con le richieste progettuali. La versatilità nonché la solidità del metodo oggetto nel presente lavoro rendono quest’ultimo particolarmente adeguato alla gestione di un’ampia varietà di problemi progettuali, dalla progettazione di eliche tradizionali fino, potenzialmente, a soluzioni di tipologia non convenzionale, caratterizzate da maggiore complessità e particolarità, come eliche in mantello ed eliche caricate al tip.

The present work first exposes the development of a fully numerical lifting surface code based on the vortex lattice method, subsequently the integration of the same with a multidimensional Newton-Raphson method addressed to the design of marine propellers characterized by a section-by-section imposed load distribution. The intent of the current work is the development of a reliable design tool that can definitively replace the now obsolete methods based on simple lifting surface corrections through which, in most cases, it is difficult to obtain results completely in line with the design requirements. Versatility, as well as solidity of the methods object of this work, makes the latter particularly suitable for the management of a wide variety of design problems, from design of traditional propellers up, potentially, to unconventional solutions like ducted and tip loaded propellers, characterized by a greater complexity.