Testes em túnel de vento sobre cargas aerodinâmicas e respostas estruturais de velas em forma de crescente

Resumo As velas são um meio clássico de propulsão de navios assistida pelo vento e estão em alta hoje. As velas em forma de crescente demonstraram grande potencial considerando sua aerodinâmica na geração de empuxo. No entanto, há poucos estudos sobre suas respostas estruturais expostas a cargas aerodinâmicas não estacionárias. Neste estudo, uma vela em forma de crescente em escala \ (1: 100\) é investigada utilizando testes em túnel de vento. A vela com razões de aspecto de \ (0. 19\) e \ (0. 33\), derivadas de um design prático de vela, é medida em um ângulo de ataque (\ (\) ) de \ (0^\) a \ (90^\), e com velocidade do vento de \ (20 m/s\) a \ (40 m/s\). As cargas do vento, distribuição de pressão e deslocamentos da ponta da vela são medidos e discutidos. Um estudo da sensibilidade do número de Reynolds indica que as tendências dos coeficientes de força e crítico \ (\) mudam quando o número de Reynolds (\ (Re\) ) está acima de \ (3. 1 10^5\). Além disso, a \ (Re=3. 1 10^5\) uma crise de sustentação é encontrada para \ (\) abaixo de \ (10^\), e uma crise de arrasto acontece para \ (=0^\) em \ (Re=3. 6 10^5\). A análise da resposta estrutural é conduzida com base no deslocamento da ponta da vela na direção perpendicular à linha da corda. A frequência própria fundamental da estrutura, em vez das frequências induzidas pelo fluxo, é encontrada para dominar a interação fluido-estrutura medida nos testes. Além disso, o desempenho aerodinâmico de um sistema de três velas é analisado com base em experimentos. Interações notáveis são encontradas entre as três velas.