Stor matematisk model over fysiske kræfter i vand og vind skal hjælpe Team Damarks sejlere til internationale topplaceringer.
Stig Staghøj Knudsen har sejlet hele sit liv og kender betingelserne i konkurrencesporten på højt niveau. De næste tre år skal han kombinere denne indsigt med hans omfattende erfaring som ingeniør med at udarbejde strømningsmodeller for skibe og vindmøller. Målet er at udarbejde en avanceret model, en slags sejlskibssimulator, der skal inddrage alle fysiske fænomener i forbindelse med sejlads. Det vil sige både vind, bølgeforhold og den deformation af de fleksible dele af båden som rigning og sejl, der finder sted under sejladsen.
”Modellen beregner de fysiske effekter af vind og bølger direkte, men der er brug for målte data for at sikre kvaliteten af modellen. De data får vi fra en række målinger, der bliver foretaget på testsejladser,” siger ph.d.-studerende Stig Staghøj Knudsen fra DTU Mekanik.
I første omgang bliver der opbygget en model til bådtypen NACRA 17, der er en helt særlig konkurrencebåd, som svæver oven på vandet på fire foils. Det er en olympisk bådklasse, der kun sejles af de allerdygtigste atleter.
"Informationerne fra simuleringsmodellen vil efterfølgende kunne hjælpe sejlerne med at finde frem til de optimale indstillinger af sejl og rig, ligesom den vil kunne give dem viden om, hvor i båden det er bedst, at de selv placerer sig under sej-ladsen."
PhD-studerende Stig Staghøj Knudsen
”Informationerne fra simuleringsmodellen vil efterfølgende kunne hjælpe sejlerne med at finde frem til de optimale indstillinger af sejl og rig, ligesom den vil kunne give dem viden om, hvor i båden det er bedst, at de selv placerer sig under sejladsen,” siger Stig Staghøj Knudsen.
Vil indhente de sidste marginaler
Projektet er udviklet i samarbejde med Dansk Sejlunion og Team Danmark, der understreger, at en objektiv viden på basis af matematiske modeller i dag er nødvendig for at kunne klare sig blandt topnationerne i sejlsport.
”Når det handler om at indhente de sidste marginaler, er de store sejlsportsnationer som Tyskland, England og Australien langt foran, bl.a. fordi de har adgang til mange flere ressourcer end os. Derfor er vi utrolig glade for dette samarbejde med DTU, der gør det muligt at supplere sejlernes fornemmelser og erfaringer med objektive data fra modellen. På den baggrund kan vi enten blive bekræftet i, at sejlerne allerede gør det rigtige – eller blive inspireret til at forsøge med nye og andre løsninger for at se, om det forbedrer resultatet,” siger Andreas Top Adler, præstationsingeniør i Team Danmark.
Projektet har allerede skabt interesse hos de studerende på DTU, der er involveret i at gennemføre målinger og materialetest og udvikle beregningsmodeller. Målet er bygge en stor avanceret sejlskibsmodel, der skal være så tæt på virkeligheden som muligt. Sideløbende arbejdes med en simplere model, der ikke kræver en supercomputers arbejde i flere dage. Desuden er det planen at udvikle tilsvarende modeller til andre bådtyper.
”Det kan eksempelvis være til 49’eren, hvor Danmark har en stolt tradition for gode internationale placeringer. Visionen er, at den nye sejlbådssimulator også for sejlere i denne bådtype så at sige skal tage nogle af sejltimerne, så de hurtigere når frem til det bedst mulige resultat,” siger Stig Staghøj Knudsen.
Bidrag til den grønne omstilling af skibstransporten
Udover at skabe forbedringer i sejlsporten håber Stig Staghøj Knudsen også, at hans model vil bidrage til den grønne omstilling af skibstrafikken.
”Den maritime verden undersøger i øjeblikket, hvordan skibstrafikken kan anvende alternative drivkræfter, både i form af grønne brændstoffer, men også ved at udstyre store fragtskibe med sejl eller vinger. Det arbejde kan min model bidrage til at optimere,” siger Stig Staghøj Knudsen.
Simuleringsmodellen bliver bygget som en såkaldt CFD-simulering, Computational Fluid Dynamics, der både medtager flowet af vand og luft omkring båden. CFD-modellen er koblet til en FEM, Finite Element Model, der beregner deformationerne af de fleksible dele.