Ottimizzazione e analisi di profili idrodinamici per Hydrofoils di imbarcazioni di classe Moth

Questo elaborato analizza l’ottimizzazione aerodinamica del main foil di un’imbarcazione di classe Moth, con l’obiettivo di migliorare l’efficienza idrodinamica globale del profilo mantenendo adeguate caratteristiche di portanza in tre diverse condizioni operative. Dopo una breve introduzione sull’utilizzo degli hydrofoil nella vela e ai richiami teorici relativi all’aerodinamica, viene presentata una procedura di ottimizzazione multipunto finalizzata a garantire prestazioni bilanciate in ogni condizione. Lo studio è stato sviluppato attraverso l’utilizzo dei software Airfoil Editor, Xoptfoil e XFLR5, impiegati rispettivamente per la generazione, l’ottimizzazione e l’analisi aerodinamica del profilo. L’ottimizzazione è stata realizzata considerando condizioni operative rappresentative del funzionamento reale del foil, quali take-off, crociera e volo veloce; ad ogni condizione sono stati, inoltre, associati i relativi numeri di Reynolds. Una volta selezionati due profili ottimizzati, essi sono stati confrontati mediante analisi 2D, del profilo, e 3D, dell’ala intera, valutando l’andamento dei coefficienti aerodinamici, dell’efficienza CL​/CD​ e delle prestazioni complessive dell’ala. I risultati del primo profilo mostrano un incremento del rapporto CL/CD​ rispetto al profilo iniziale, una riduzione della resistenza aerodinamica e prestazioni complessivamente migliori in tutte le condizioni operative, soprattutto in crociera e volo veloce. Il secondo mostra, invece, un diverso approccio nella condizione di take off: il profilo genera più portanza del precedente, a discapito dell’efficienza generale. Sono, quindi, discussi i compromessi emersi per ottenere la miglior soluzione nelle tre condizioni operative e le possibili evoluzioni future del processo di ottimizzazione e della geometria del foil.