SIMULAZIONI NUMERICHE PER LA SOLUZIONE DI FLUSSI POTENZIALI ATTORNO A CORPI CON GEOMETRIA COMPLESSA

This thesis presents a numerical procedure for the evaluation of the added mass of bodies immersed in a fluid. The potential flow problem is solved using a finite-difference solver based on a sharp-interface immersed boundary method developed in MATLAB. The original code was extended by introducing a post-processing procedure for the computation of the added-mass integral over the body surface. The method was validated on three configurations of increasing complexity: a two-dimensional circular cylinder, an ellipse, and a three-dimensional sphere, showing good agreement with the corresponding analytical solutions. The validated procedure was then applied to the DARPA SUBOFF submarine geometry, including the sail and stern appendages. The numerical results showed differences below 5% compared with values available in the literature. Overall, the results confirm the reliability of the developed procedure and its suitability for the analysis of complex geometries for which no analytical solution is available.

La presente tesi propone una procedura numerica per il calcolo della massa aggiunta di corpi immersi in un fluido. Il problema di flusso potenziale viene risolto mediante un solutore alle differenze finite basato su un metodo immersed boundary di tipo sharp-interface, sviluppato in ambiente MATLAB. Il codice di partenza è stato esteso introducendo una procedura di post-processing per il calcolo dell’integrale di massa aggiunta sulla superficie del corpo. Il metodo è stato validato su tre configurazioni di complessità crescente: un cilindro circolare bidimensionale, un’ellisse e una sfera tridimensionale, ottenendo un buon accordo con le corrispondenti soluzioni analitiche. La procedura validata è stata infine applicata alla geometria del sottomarino DARPA SUBOFF, completa di vela e appendici di poppa. I risultati ottenuti hanno mostrato differenze inferiori al 5% rispetto ai valori numerici disponibili in letteratura. Nel complesso, i risultati confermano l’affidabilità della procedura sviluppata e la sua applicabilità a geometrie complesse prive di soluzione analitica.