Snabba kölar synade

Avancerade kappseglingsbåtar har inte vilka kölar som helst. Varje millimeter spelar roll och de är noga designade, oftast med hjälp av datorberäkningar. Exakt hur bra beräkningsmetoderna fungerar är dock väl bevarade hemligheter inom kappseglingsteamen. Nu har en köl av America's Cup-klass synats närmare i en avhandling vid Chalmers. Alla experimentella data och utvärderingar av två beräkningsmetoder finns tillgängliga. Med datorberäkningarna bestäms vattnets strömning kring kölen samt de olika krafter som verkar på den. På så sätt jämförs effekten av olika utformningar. Beräkningarna måste ha en mycket hög grad av noggrannhet. Det är också viktigt att veta hur väl datorberäkningarna och verkligheten stämmer överens, vilket görs genom valideringar. - Tyvärr har vi forskare inte tillgänglighet till de jämförelser som kanske redan finns. De enda öppna valideringsstudierna av kölar för kappseglingsbåtar är äldre än 20 år och berör inte alls moderna kölar eller metoder, säger Sofia Werner. Hon och hennes forskarkollegor ville pröva hur bra metoderna egentligen fungerar för en så pass avancerad tillämpning. Som testobjekt valde de en typ av köl som används av båtar i den krävande långseglingstävlingen America's Cup. Två metoder studerades närmare, den så kallade potentialströmningsmetoden och en mer komplicerad metod, RANS (Reynolds-averaged Navier-Stokes equations). - Det visade sig att den enklare metoden faktiskt klarade sig minst lika bra som den mer komplicerade RANS-metoden, vilket kanske förvånar en del, säger Sofia Werner. Data från såväl experimenten som beräkningarna är öppna och tillgängliga för alla. - De två metoderna är vanliga vid beräkningar av strömning för andra tillämpningar, som luftens rörelser kring bilar och flygplan. Hur bra metoderna fungerar måste man titta på för varje enskild sak. Mitt arbete gäller bara just sådana här kölar. Men resultaten kan vara intressanta för alla som är intresserade av design på avancerad nivå, säger Sofia Werner. Studien visar också hur beräkningsmetoderna ska användas på rätt sätt för att ge noggranna resultat. Arbetet har gjorts genom vindtunneltester av en America's Cup - köl i kvartsskala. Kölen består av en fena, en bulb och två vingar, vilket är typiskt för denna båtklass. Vingarna kan roteras fyra grader kring den längsgående axeln. Krafterna på kölen och vindhastigheterna bakom den mättes vid varierande vinklar på vingarna. Med olika typer av beräkningsprogram försökte vindtunnelfallet återskapas i datorn. De krafter som beräkningarna förutsade jämfördes med de krafter som uppmätts i vindtunneln. Även vindhastigheterna bakom kölen jämfördes med beräkningarnas förutsägelser. Resultaten visade att vissa av de testade metoderna kunde förutsäga krafterna inom 5 procents felmarginal och andra med bara 2 procent. Avhandlingen "Computational Hydrodynamics Applied to an America's Cup class keel - Best Practice and Validation of Methods" försvaras vid en offentlig disputation den 3 november 2006, kl 10.00. Plats: sal GAMMA, hus SVEA, Campus Lindholmen, Chalmers tekniska högskola, Göteborg. Abstract i Chalmers publikationsdatabas, CPL>> http://publications.lib.chalmers.se/records/full_record/fetchall.xsql?pubid=22548&back=yes Ladda ned bilder på "Aktuella bilder för media">> http://chalmersnyheter.chalmers.se/bildermedia/bildkategori.jsp?category=212 Mer information: Sofia Werner, Hydromekanik, Institutionen för sjöfart och marin teknik, Chalmers tekniska högskola, Tel: 031-772 14 78 E-post: sofia.werner@chalmers.se Huvudhandledare: Professor Lars Larsson, Hydromekanik, Institutionen för sjöfart och marin teknik, Chalmers tekniska högskola Tel: 31 772 14 81 E-post: lars.larsson@chalmers.se Länkar: Hydromekanik>> https://www.chalmers.se/smt/SV/organisation/avdelningar/hydromekanik//folder_contents