Dopo aver descritto il viaggio di una molecola d’aria all’intradosso ed all’estradosso di una vela, dando evidenza fisica delle interazioni che avvengono e delle forze conseguenti, in questa puntata l’obiettivo è capire come le due azioni, finora analizzate distintamente, interagiscono tra di loro.

Per fare questo studio manteniamo un approccio cosiddetto “lineare”, cioè che fa riferimento ai fenomeni fisici studiati, ma senza approfondire effetti secondari che possono non essere trascurabili. A questi dedicheremo la prossima puntata.

L’approccio lineare ci porta a valutare l’interazione in due punti dove questi flussi non sono separati dalla vela e quindi: sul bordo di attacco della vela, il punto di ingresso, e sul bordo di uscita dalla vela.

La nostra analisi sul bordo di attacco non rileva situazioni particolari. Il flusso all’estradosso ed all’intradosso lo consideriamo separato dalla vela come fosse un coltello ideale che lo taglia senza effetti perturbanti.

I due flussi fanno così il loro percorso separato: all’intradosso, condizionato dalla curvatura della vela che forza la deviazione del flusso ed all’estradosso che grazie ad una ipotetica ottimale regolazione, ha un raggio di curvatura che riesce a mantenere il flusso a contatto con la vela stessa grazie all’effetto Coandă presentato nella precedente puntata.

Finita la vela, i due flussi si ritrovano di nuovo assieme e cosa accade?

Proviamo ad immaginare: è poco probabile che abbiano stessa velocità e stessa pressione nella stessa posizione dove si ricongiungono. Hanno fatto due percorsi distinti e quindi si possono valutare 3 diverse condizioni, considerando l’inevitabile bilanciamento energetico che cercheranno di raggiungere.

La prima condizione che valutiamo, anche se poco probabile, è che i due flussi si reincontrino presentando la stessa velocità e la stessa pressione: di fatto continuano unificandosi di nuovo in un unico flusso. Ma questa sappiamo essere una condizione possibile ma difficile da realizzare.

Flusso che attraversa la vela in una condizione teorica-ideale

È più probabile che i due flussi abbiano velocità diverse e pressioni diverse.

La prima condizione che proviamo ad analizzare è che all’estradosso la pressione sia inferiore.

Questa condizione è abbastanza probabile che si presenti in quanto per loro natura i due flussi hanno una risultante di pressione verso l’esterno, che è poi l’effetto ricercato della deviazione del flusso da parte della vela.

Se all’estradosso la pressione del flusso è inferiore, significa che il flusso all’intradosso tenderà ad invadere quello spazio. Considerando l’effetto combinato dato dalla sua velocità il flusso all’intradosso tende a generare un vortice che si riversa all’estradosso.

Questo vortice è tanto marcato quando maggiore è la differenza di pressione tra i due flussi.

Possiamo intuire che la generazione di vortici non sia un effetto positivo in quanto la associamo più ad una dispersione di energia che ad un’efficace utilizzo più individuabile in un moto laminare.

La condizione contraria con maggiore pressione all’esterno che all’interno è probabile che si manifesti? È sicuramente una situazione meno probabile, ma comunque possibile, ad esempio quando la vela è molto lasca e quindi non determina particolari variazioni di pressione.

Possiamo dire, in generale, che è difficile pensare che le due pressioni in uscita si equivalgano e quindi una certa interazione tra i due flussi in movimenti con piccole differenze di pressione determinerà una vorticosità limitata e di conseguenza una scia ridotta.

Quanto più aumenta la differenza di pressione tanto più aumenta la vorticosità e quindi una scia più ampia, con corrispondente maggiore dispersione di energia.

Insomma, volendo semplificare, i due flussi interagiranno tanto più quanto più avranno differenze di pressione crescenti, e quindi con una scia più o meno ampia a seconda del variare di questa condizione.

Volendo trarre una conclusione da questa descrizione, possiamo dire che il lavoro di regolazione delle vele di chi naviga non ha caso si chiama “tailer”, costantemente attento ad osservare i filetti che indicano la condizione di lavoro del flusso d’aria, ricercando di minimizzare le turbolenze che inevitabilmente si generano nella zona del bordo di uscita delle vele, in sintonia con il timoniere, cazzando o lascando sia fiocco che randa.

A proposito dei filetti, avrete sicuramente notato che anche sulle barche più estreme come quelle dell’America’s Cup, nonostante la notevole elettronica presente per determinare le migliori condizioni di navigazione, sulle vele presentano decine e decine di filetti (di norma ben allineati) che stanno proprio ad indicare le condizioni del flusso d’aria nelle diverse zone delle vele.

E con questo l’analisi semplificata del viaggio della molecola d’aria è conclusa, ma non è concluso il suo studio. Nella prossima puntata proveremo ad approfondire gli effetti cosiddetti secondari. Per fare questo abbandoneremo l’analisi teorica, e ci affideremo a studi e sperimentazioni in laboratorio che hanno permesso di ricavare delle regole generali di funzionamento che proveremo a comprendere.

Buon Vento!

Enrico Olioso