CFD e Luna Rossa

Claude Luis Navier è nato nel 1785, George Gabriel Stokes nel 1816. Perché citiamo questi due scienziati in un articolo dedicato a Luna Rossa espressione di sport e tecnica del terzo millennio? Questi due signori sono i padri della dinamica dei fluidi: le equazioni di Navier – Stokes infatti sono alla base di ogni ricerca predittiva che si fa in campo navale e non, un sistema complesso che ha sempre trovato l’ostacolo, o meglio il limite, della potenza di calcolo per essere completamente efficace. Il progresso dei moderni computer ha amplificato la velocità e l‘affidabilità al punto che ormai la sperimentazione in vasca navale, o galleria del vento, per molto tempo ritenuta fondamentale alla riuscita di un progetto, passa in secondo piano. In termini contemporanei si parla di CFD: Computational Fluid Dynamics. Nelle segrete stanze occupate dai progettisti di Luna Rossa, come di tutte le altre barche della Coppa America, un problema da risolvere, anzi spesso “il” problema è come riuscire a verificare rapidamente intuizioni e percorsi dei designer e velisti in un processo bidirezionale che porta al miglioramento della velocità del manufatto barca. Per simulare un catamarano che naviga veloce il dominio fluido è scomposto in decine di milioni di elementi che vengono digeriti da un “cluster” dove possono lavorare simultaneamente 22 nodi da 12 processori l’uno. Il calcolo è un percorso iterativo “what – if” che prevede piccoli cambiamenti delle forme e delle situazioni: maggiore è la potenza di calcolo più grande il numero di simulazioni possibili e maggiore anche l’affidabilità.
Luna Rossa ha acquistato il progetto del suo AC72 da Emirates Team New Zealand, ma questo è stato solo un punto di partenza per lo sviluppo successivo che ha portato i due team, che hanno interrotto la loro collaborazione a termini di regolamento, ad avere barche gemelle in alcune parti ma non in tutto. I catamarani AC 72 hanno due elementi dove questa ricerca fluidodinamica è fondamentale: la vela alare e le derive. C’è chi dice che saranno proprio le derive a fare la differenza perché queste barche si comporteranno come aliscafi in alcune condizioni di navigazione. Per Luna Rossa il responsabile di questo settore è l’ingegnere aerospaziale e nautico (due lauree) Giorgio Provinciali. “Abbiamo scelto di non comprare le macchine ma di appoggiarci a centri di calcolo – dice – non è solo un problema economico ma di aggiornamento degli strumenti. Usiamo il programma FineMarine di Numeca, con una serie di centri di calcolo in Italia. Collaborano con noi per il lavoro di routine Cilea di Milano Segrate, un consorzio italiano di supercalcolo che è stato recentemente raggruppato con Cineca di Bologna e Caspur di Roma. Sono società senza scopo di lucro e hanno un costo per le ore di calcolo molto buono. Anche gli americani di Oracle, che hanno confermato nel loro staff Mario Caponetto, si appoggiano a Cineca. Per le simulazioni sperimentali abbiamo stretto un accordo con il “Tecnopolo della Nautica di Ravenna”. Un altro istituto coinvolto è la vasca navale di Roma Insean, che in questo caso si occupa di fluidodinamica numerica molto competente su cavitazione, fenomeno che riguarda eliche e derive. Il Politecnico di Milano ha un gruppo di lavoro diretto da Fabio Fossati coinvolto nella previsione delle prestazioni del sistema completo. I campi di ricerca non si fermano qui, c’è da esplorare l’interazione tra struttura e fluido, l’impatto della deformabilità delle derive sulle prestazioni, la resistenza in navigazione delle strutture che sono monitorate da centinaia di punti di misurazione con strain gauges o fibre ottiche, una operazione necessaria soprattutto nella fase iniziale. All’ala lavorano due guru della vela, Michael Richelsen cui si deve gran parte dei programmi di modellazione delle vele, e Mike Allan Schreiber (ha vinto 4 volte) con modalità simili per quanto riguarda il calcolo, usano i servizi della Wolfson Unit e della Southampton University.