Een europees land als zwitserland is niet echt bekend omwille van zijn nautisch verleden. Nieuw Zeeland heeft dit stereotiep beeld echter zwaar moeten bijstellen vorig jaar toen het na tweemaal de winnaar te zijn geweest in de Americas Cup zeilwedstrijd, verloor van het zwitserse Alinghi zeilteam in een dramatische 5 – 0 serie. De eerste keer dat een europees land deze wereldvermaarde wedstrijd heeft gewonnen btw. Dit jaar was weer een stuk spannender met 5-2 voor het zwitsers team.
In jachtzeil wedstrijden zoals de Americas Cup komt een verschil van 1 percent in wrijving neer op 30 seconden verschil in de eindtijd. De winnaars van dit jaar, het zwitserse Alinghi team, hebben door middel van rekenkundige vloeistof dynamica en een team van wiskundigen, designers en informatici aan de Ecole Polytechnique aan Lausanne, een vermindering van 2 tot 5 percent wrijving kunnen bekomen op de kiel, romp en verschillende andere stukken van hun boot.
De 2007 America’s Cup was de eerste keer dat elke grote zeilkandidaat intensief beroep heeft gedaan op toegepaste wiskunde met als doel de optimizatie van elk stukje aan de zeilboot. Ian Burns, design coordinator voor het BMW-Oracle team, schat dat voor hun laatste testen meer dan 3,000,000 miljoen uur computer simulatie tijd en 12 terrabytes in data nodig was.
Simulatie werd nog belangrijker dit jaar omdat de organizatie veel striktere afmetingen en dimensies voorzag voor alle deelnemende boten.
Ian Burns : “Elke editie van de Americas cup produceert een jacht dat tussen de een en twee minuten sneller is op een koers van 80 minuten, wat neerkomt op een snelheidsverhoging van tussen de 1 en 3%. Deze snelheidswinst is een produkt van een beter begrip van de fysica van jacht en vloeistof dynamica, zowel aero als hydrodynamisch en de integratie in het uiteindelijke design.”
Competitie regels van de Americas Cup verbieden daarnaast om test modellen te bouwen groter dan 1/3 de in ware grootte, met als gevolg dat teams gelimiteerd zijn voor het testen met modellen in windtunnels en zwembaden. Numeriek kan elk scenario natuurlijk wel gesimuleerd worden…
Vrijheid van deze beperkingen betekent dat de jacht designers perfect de situatie van een 25 m jacht in een 400 groot volume van water errond numeriek kunnen gaan benaderen. De simulatie hiervoor komt neer op 6 miljoen cellen, sommige zo klein als 1 mm in grootte. Door de lage kost van computer hardware en de verbeteringen in software zijn dergelijke simulaties voor bijna iedereen toegankelijk geworden….
Niet enkel de boot wordt zo geoptimaliseerd, er wordt ook volop rekening gehouden met de interactie met andere boten (zie simulatie foto) en dan vooral hoe je deze het best de wind uit de zeilen kan halen : de vloeistof dynamica simulaties hebben maw niet alleen als doel de eigen boot sneller te maken, ze moeten ook inzicht geven op hoe de boten van tegenstanders benadeeld kunnnen worden door windinteractie.
De bottleneck voor deze numerieke simulaties is in tegenstelling tot vroeger allang niet meer de computer tijd, maar eerder de manuren die nodig zijn om dergelijke simulaties gewoonweg voor te bereiden. Het belang van dergelijke simulaties zal naar de toekomst dan ook nog toenemen en waarschijnlijk meer en meer het verschil maken tussen winnen of verliezen…
Meer interessante info op de paginas van Ecole polytechnique Lausanne hier.