Il Progetto EU-FP7 STREAMLINE: Tecnologie di analisi e progettazione per propulsori navali ad elevata efficienza idrodinamica

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1 Il Progetto EU-FP7 STREAMLINE: Tecnologie di analisi e progettazione per propulsori navali ad elevata efficienza idrodinamica Istituto CNR: INSEAN, Roma Referente: Francesco Salvatore CFD study - Chalmers University

2 Motivazioni ed obiettivi Il trasporto navale movimenta oltre il 90% delle merci a livello globale ed i traffici sono destinati ad aumentare La propulsione navale è fonte primaria di emissioni di gas serra nell ambiente e si basa su tecnologie spesso obsolete Propulsione Pod da 40 MW per nave da crociera Nave porta-container da Tonn nel porto di Amburgo

3 Motivazioni ed obiettivi Il trasporto navale movimenta oltre il 90% delle merci a livello globale ed i traffici sono destinati ad aumentare La propulsione navale è fonte primaria di emissioni di gas serra nell ambiente e si basa su tecnologie spesso obsolete STREAMLINE ha proposto attività R&D con l obiettivo di fornire nuove soluzioni per aumentare in modo significativo l efficienza idrodinamica della propulsione navale Due approcci complementari con ricadute sia sulle navi in circolazione che su quelle di nuova costruzione: Sviluppo e dimostrazione di tecnologie innovative Ottimizzazione dei sistemi propulsivi convenzionali

4 Struttura del progetto Soluzioni innovative Ottimizzazione dello stato dell arte Design con tecniche CFD Hull retrofits Validazione sperimentale Verifica Operativa Large area propeller Bio-mimetic foils Hybrid CRP Pod

5 I numeri del progetto Consorzio di 22 partner, 8 paesi Coordinato da Rolls-Royce Mix qualificato di Industria, centri ricerca ed università 4 anni (finito a febbraio 2014) Budget di 10.9 M Euro 15 Work Packages 820 Mesi/Uomo Oltre 80 Deliverables Decine di pubblicazioni

6 I contributi CNR (INSEAN) Tra i partner sviluppatori dell idea progettuale (2008) Leader di 1 dei 3 sotto-progetti e di 3 Work Package 85 Mesi/persona, finanziamento Euro Responsabile di attività di ricerca sui temi: Sviluppo di modelli di idrodinamica computazionale Sviluppo di tecniche di ottimizzazione di forma Design di configurazioni propulsive avanzate Verifica sperimentale delle nuove configurazioni

7 Contributi INSEAN: modelli CFD Sviluppo di modelli di fluidodinamica computazionale (CFD) per lo studio dell interazione nave/propulsore Modelli Design-Oriented a ridotto onere di calcolo per applicazione a problemi ricorsivi (es. ottimizzazione) Tecnica Overset-grid per solutore RANSE con modello di elica Campo di velocità intorno ad elica e timone

8 Contributi INSEAN: modelli CFD Sviluppo di modelli di fluidodinamica computazionale (CFD) per lo studio dell interazione nave/propulsore Campo di impiego comprende propulsori convenzionali (eliche) e non-convenzionali (propulsore Pod, eliche controrotanti, ) Propulsione ibrida elica+pod controrotante: modello in scala per prove in bacino e simulazione CFD del flusso

9 Contributi INSEAN: ottimizzazione Sviluppo di tecniche innovative di simulation-based design basate su ottimizzazione di forma Applicazioni su carene ed eliche Manipolazione di forme arbitrarie tridimensionali Metodi di ricerca locali o globali Interfacce con solutori CFD variable-fidelity o metamodelli Objective function Target iterations

10 Contributi INSEAN: validazione Verifica e validazione dei nuovi design mediante prove in bacino e canale di circolazione su modelli fisici in scala 1:16 Impiegate le più avanzate tecniche diagnostiche potenza installata Misure di velocità e vorticità nella scia della carena con tecnica Laser-Doppler

11 Risultati e prospettive future 1/2 STREAMLINE: un progetto di successo per Qualità dei risultati in linea con obiettivi fissati Integrazione tra i partner Sviluppo di tecniche di design avanzato e validazione mediante confronti con prove sperimentali Dimostrato che uso combinato di CFD ed ottimizzazione consente design di propulsori convenzionali con incrementi di efficienza fino al 10% Proposte nuove soluzioni propulsive con aumenti di efficienza fino al 30% rispetto lo stato dell arte Analizzati gli aspetti operativi connessi ed il TRL raggiunto

12 Risultati e prospettive future 2/2 STREAMLINE: un progetto FP7 già orientato verso le tematiche di Horizon 2020 sul greening del trasporto navale (riduzione consumi ed emissioni) Un cantiere per numerose nuove iniziative progettuali Esempio: proposta Horizon 2020 «Green-Borne» Idea congiunta tra CNR-INSEAN ed SSPA (Svezia) 20 partner, 15 M Euro budget Call Mobility for Growth (MG 4.1, in via di valutazione)

13 CFD study - Chalmers University grazie per l attenzione Istituto CNR: INSEAN, Roma Referente: Francesco Salvatore