Trimmikulman vaikutus H-veneen hydrodynaamiseen vastukseen

Abstract

H-vene on suomalainen retki- ja kilpailukäyttöön soveltuva Hans Groopin vuonna 1967 suunnittelema purjevene. H-veneillä on aktiivinen kilpapurjehdusyhteisö ja se on Euroopan suurin IYRU-köliveneluokka. Venevauhdin merkitys kilpapurjehduksessa taktisten valintojen rinnalla on kiistaton. Purjehtijat tekevät usein kaikkensa maksimoidakseen venettä eteenpäin kuljettavan voiman ja minimoidakseen veneen hydrodynaamisen kokonaisvastuksen. Aiheen ympärillä on paljon eriäviä mielipiteitä ja purjehtijoiden omia näkemyksiä. Työssä tutkitaan CFD−analyysiä hyödyntäen, miten veneen rungon trimmikulma vaikuttaa rungon kokonaisvastukseen. CFD on virtausmekaniikan osa-alue, jossa virtausmekaniikan tieteenalaan yhdistyvät sekä matematiikka että tietotekniikka. Aiemmin lyhenne CFD on liitetty vain korkeimman teknologian insinöörityöhön ilmailussa ja avaruusilmailussa. Tietokoneiden laskentatehon kasvettua ja kaupallisten CFD-ohjelmistojen tultua helpommin saataville, on CFD kuitenkin omaksuttu yhdeksi normaaleista suunnittelutyökaluista. CFD-simulaatioilla voidaan säästää aikaa ja rahaa korvaamalla osa kokeellisista mittauksista tietokonesimulaatioilla. Työ koostuu kolmesta pääosasta: teoriasta, simulaatiosta ja tulosten analysoinnista. Teorialuvussa käsitellään virtausopin perusilmiöitä ja esitellään CFD−analyysin perusteet. Simulaatiokappaleessa selvitetään CFD−analyysiä hyödyntäen H-veneen rungon virtausvastus neljällä eri trimmikulmalla. Tulosten analysoinnissa tutkitaan simulaatiosta saatuja tuloksia ja pohditaan, mitkä ilmiöt tulosten taustalla vaikuttavat. Tuloksia tarkasteltaessa huomattiin, että trimmikulman kasvaminen ei lisää veneen kokonaisvastusta, vaikka märkäpinta-ala kasvaa. Kulman kasvattamisen huomattiin pienentävän veneen muodostamien aaltojen amplitudia. Tulokset eivät kuitenkaan ole suoraan sovellettavissa käytäntöön, sillä trimmikulman muuttuessa myös purjeiden eteenpäin vievä voima muuttuu.