vela liscia

[rob]

Un messaggio vecchio scritto per l'attrito delle chiglie e suerfici immerse, il discorso si adatta anche alle vele cambiando Rn , non per fare i conti ma per avere un'idea dei meccanismi in gioco con tutit i bemolle del caso (asperità sdiscrete e non distribuite lungo tutta la superficie, ecc ecc)

vedi sotto per una vela
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l'immagine mostra come varia il coefficiente di resistenza d'attrito (asse verticale) per una superficie piana che viene trainata in un flusso.
Nell'asse orizzontale viene riportato il numero di Reynolds, senza andar nel dettaglio un numero che dipende dalla velocità e dalla dimensione della lastra: quanto più si va veloci o quanto più lunga è la lastra quanto più Rn è elevato.

Le linee più o meno orizzontali individuate da 200, 300, 500 eccetera rappresentano le relazioni fra Rn e Coefficiente d'attrito a seconda della scabrosità relativa: per esempio 500 significa che in una lastra lunga un metro l'asperità è 2mm, chiaro in una barca un minimo pulita si useranno le linee più in basso.

La curva tratteggiata 'Fully rough' mostra il limite di rettilineità delle linee 200 300 500...: a partire da quei numeri di Rn (dove le linee 200 300 diventano rettilinee), si vede come la riduzione nelle dimensioni delle asperità riduce il coeff di attrito.

Dato che si parla di asperità 'relative' alla lunghezza della lastra, per una lama di deriva la dimensione reale dell'asperità è relativamente più importante rispetto allo scafo che è più lungo (il che dà un primo motivo per giustificare chiglie liscissime).

La parte inferiore dell'immagine (curve tutte pogg'ebbuhe home si disce a firenze), viceversa mostra che al variare di Rn la relazione fra coefficiente di attrito e dimensione della scabrosità non è più lineare, quindi a seconda del numero Rn si potranno anche casi molto diversi.
In particolare, se si guarda la zona 'transition', dove il flusso passa da laminare a turbolento (numeri Rn dove lavorano in genere le barche), la forma a bozza invertita delle due curve limite (una per barca scabrosa e una per barca 'liscia' indica che il coefficiente d'attrito sale al salire di Rn (quindi della velocità) fino ad un massimo, poi ridiscende, quindi esiste una 'velocità peggiore' che massimizza il coefficiente di attrito (dove c'è la bozza).
Ci puo' essere il caso in cui il coefficiente di attrito 'peggiore' per una determinata scabrosità è superiore al coefficiente di attrito 'peggiore' per una scabrosità inferiore, naturalmente a velocità diverse, dato che una barca lavora per definizione a velocità diverse bisogna necessariamente accontentarsi di un compromesso, oppure fare una scelta più radicale dicendo 'voglio la migliore scabrosità per una velocità X e al diavolo tutot il resto'
Ok quale velocità X ? quella della barca quando va piano, dove la resistenza di attrito è relativamente più importante? o quella della barca quando va veloce perché in genere vado veloce quindi meglio li' ?


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Ora, cio' analizza il [u]semplice attrito per lastre piane[u] (ci si puo' assimilare lo scafo o una deriva a incidenza zero -senza confondere il coefficiente di attrito con il coefficiente di resistenza), se invece si considerano superfici che generano portanza il discorso si articola ancora di più. Per dire i foil NACA serie 6, cd laminari, sono immensamente più sensibili alla scabrosità di un foil normale tipo 00xx: una chiglia 'sofisticata' lavora molto molto meglio se tenuta in perfettissima pulizia, se tanto tanto la is lascia appena sporca va tutto a ramengo e funziona peggio di una chiglia 'normale'.




aggiunta questa immagine, si vedono meglio le bozze
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***Per una vela:
Una vela poniamo di 4m di lunghezza di corda lavora normalmente con Rn fra 10^6 e 3*10^6
Un'asperità per esempio di 2mm (filo + sovrapposizione tessuto) dà una curva orizzontale di 2000, se si sale dall'alto poco dopo 10^6 si vede che ogni riduzione dell'asperità fa scendere il coefficiente d'attrito (la curva 2000 comincia a scendere a sinistra della curva tratteggiata).
Ogni riduzione delle asperità 'filo' appare benefica per la riduzione dell'attrito.
In vele più piccole, si rischia che anche cercando di ridurre il 'filo + sovrapposizione' si resti sempre a destra della curva tratteggiata perché l'asperità è proporzionalmente più grande rispetto alla dimensione della vela (tipo curva 1000 o 500)

bv