|
> Mètodes numèrics al servei de la Copa de l’Amèrica
Millorar el rendiment i el disseny dels velers participants a la Copa de l’Amèrica requereix una intensa activitat de recerca en l’àmbit dels mètodes numèrics i les tècniques de càlcul per ordinador, tal i com explica Pere-Andreu Ubach, investigador del Centre Internacional de Mètodes Numèrics a l’Enginyeria (CIMNE), centre de recerca de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) i la Generalitat de Catalunya.
“Les embarcacions de la Copa de l’Amèrica, pel seu format de competició, necessiten augmentar constantment el rendiment. Els equips participants han de millorar el disseny dels seus velers, en què intervenen nombrosos factors com ara la quilla, el buc, el timó, les veles, el pal, l’estructura i els materials de l’embarcació, entre molts altres”, afirma Pere-Andreu Ubach. Enguany, l’equip espanyol a la Copa de l’Amèrica – Desafío Español 2007 – ha optimitzat el disseny de la seva embarcació analitzant la combinació d’aquests múltiples elements amb l’ajut del superordinador MareNostrum, ubicat en el Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), al Campus Nord de la Universitat Politècnica de Catalunya.
En aquesta mateixa línia de recerca en l’àmbit del disseny de vaixells, el CIMNE ha desenvolupat i aplicat – en anteriors edicions d’aquesta prestigiosa regata – un nou codi de càlcul basat en el mètode dels elements finits. Aquest codi representa una alternativa més econòmica als assajos experimentals fets fins ara per conèixer el comportament hidrodinàmic de les embarcacions, que només era possible mitjançant costoses proves en canals hidrodinàmics, amb un model reduït i mitjançant un procés d’escala. El codi incorpora avenços molt importants en models de càlcul que permeten, de manera més precisa i fiable, simular el funcionament de les embarcacions a escala real i analitzar-ne el comportament dins l’aigua.
Sistema d’equacions diferencials
|
| Conjunt d’equacions que descriuen un fenomen. En el cas d’un vaixell, descriuen la manera com les diferents variables que en caracteritzen el comportament físic obeeixen les lleis que governen el comportament del medi i de les parts de l’embarcació.
Les equacions diferencials són molt utilitzades en diferents branques de l’enginyeria per a la simulació de fenòmens físics. |
El mètode dels elements finits és una tècnica per resoldre equacions diferencials amb l’ajuda d’un ordinador. Aquesta eina de càlcul permet crear un model simplificat i informatitzat d’un objecte a través d’un procés anomenat mallat, que permet dividir geomètricament l’objecte en moltes i molt petites geometries regulars interrelacionades a mode de quadrícula. “Aquest núvol de punts o malla d’elements finits, tractats un per un, permet aplicar el sistema d’equacions diferencials d’una manera sistematitzada a cadascun d’aquests punts”, explica Pere-Andreu Ubach: “Amb una sèrie de programes informàtics i d’ordinadors de gran potència de càlcul, es resol el sistema d’equacions diferencials de tota la malla alhora. Aquest mètode permet la simulació, l’anàlisi i la visualització gràfica de resultats d’objectes de geometries complexes, sotmesos a fenòmens igualment complexos. A través d’aquestes simulacions, es pot preveure el comportament d’aquest objecte, trobar possibles interaccions no previstes amb el seu entorn o, fins i tot, generar prototips en qualsevol camp de l’enginyeria”.
“Fins ara s’ha simulat el disseny de diferents elements aïllats de l’embarcació”, afirma l’investigador Pere-Andreu Ubach, que afegeix: “el repte de la línia de recerca que hem iniciat, en el marc del meu programa de doctorat, consisteix a poder simular per ordinador l’embarcació completa, amb tots els fenòmens que hi intervenen – com el flux d’aire, d’aigua, la interacció de l’aire amb les veles, la interacció del buc, de la quilla i el timó amb l’aigua, els materials del veler, la direcció del timó, etc. – i això implica un gran treball a nivell computacional”.
Per a més informació, contacteu amb:
Centre Internacional de Mètodes Numèrics a l’Enginyeria
www.cimne.com
|