Aerodinamica: Prima parte, cenni generali.

Inizia con questo articolo un percorso che ci porterà a comprendere al meglio la materia “oscura” dell’aerodinamica e tutti i suoi rami. Un percorso a tappe, dove man mano andremo insieme ad Alessandro Rossi, Fulvio Vigilante e altri che più avanti vi sveleremo, ad analizzare diversi aspetti.

Cos’è?

L’aerodinamica è un ramo della fluidodinamica, è la scienza che studia la dinamica dei gas, in particolare dell’aria, e la loro interazione con i corpi solidi.

I campi di applicazione sono molteplici, possono prevedere ad esempio, la determinazione della portanza e della resistenza di un profilo alare in una vettura di Formula 1, studiare il Cx di una vettura stradale.

Altre applicazioni possono essere trovate più in generale nella progettazione di qualsiasi tipo di veicolo, così come negli studi dove si interfaccia con la biomeccanica (posizione di un atleta sugli sci oppure in bicicletta).

Simulazione del comportamento dei flussi su un ciclista in posizione aerodinamica, con bicicletta da cronometro, nello specifico immagne Nablaflow, partner del team Ineos.
Sciatore in posizione, simulazione dei flussi.
Immagne Nablaflow, partner del team Ineos.

Cenni Preliminari, come si studia.

Per modellare l’aerodinamica di una vettura, o per valutarne il funzionamento, è possibile utilizzare singolarmente o in maniera combinata tre metodi diversi:

  • simulazioni in galleria del vento,
  • test on board,
  • simulazioni fluidodinamiche con codici CFD.

Le simulazioni in galleria del vento si effettuano in apposite strutture, realizzate con ampio impiego di spazio, nelle quali un modello della vettura o del profilo da provare, viene investito da un flusso d’aria.

A seconda delle dimensioni della galleria il modello può essere di dimensioni reali o in scala, nel secondo caso sarà necessario poi riportare i risultati ottenuti al valore reale tramite appositi modelli matematici.

I test on board si effettuano solitamente su un modello in scala uno a uno per validare i risultati ottenuti in galleria o per valutare il funzionamento di modifiche nell’aerodinamica; le misure si compiono tramite accelerometri e sensori di pressione montati sulla vettura, mentre è possibile valutare l’andamento dei flussi sul veicolo attraverso un’apposita vernice che viene messa sulla carrozzeria (flow viz).

Ala anteriore dell’AlfaRomeo mentre i meccanici spruzzano flow viz per studiare l’andamento dei flussi.

L’ultimo metodo consiste nell’effettuare analisi fluidodinamiche tramite codici CFD, su modelli della vettura o del profilo che si sta esaminando.

Soffermiamoci sulla galleria:

Comprende una sezione di prova in cui un modello o un veicolo può essere studiato mentre l’aria viene soffiata su di esso da una ventola o da un numero di ventole.

Render della presentazione della AT03 AlphaTauri in galleria del vento.

I dati possono essere raccolti da una bilancia su cui il modello viene poggiato, oppure attraverso tecniche di visualizzazione come l’aggiunta di scie al flusso d’aria.

Si utilizzano per comprendere come determinate caratteristiche geometriche influenzino le prestazioni aerodinamiche del modello in esame.

Consentono di acquisire innumerevoli dati, dalla resistenza all’avanzamento alla deportanza, valutazione dei flussi di raffreddamento dei freni, valutazione delle diverse conformazioni aerodinamiche provate.

Sulle vetture di Formula 1 non si bada a compromessi, l’aerodinamica la fa da padrona, si fa della ricerca della prestazione assoluta un obiettivo esiziale, l’efficienza aerodinamica deve essere la più alta possibile.

Vediamo in questo video di Mercedes-AMG Petronas Formula One Team la loro galleria del vento in azione.

Scritto da Alessandro Rossi

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