Nel precedente articolo abbiamo cercato di spiegare i principi che stanno alla base delfunzionamento di una galleria del vento. È arrivato quindi il momento di scoprirecosa gli ingegneri vi possono misurare e quali sono i parametri più interessanti da estrarre in un run di galleria.
Prima di addentrarci nelle diverse misurazioni che si possono effettuare, è necessario sottolineare un aspetto fondamentale che rende la galleria del vento un elemento imprescindibile:l’intercambiabilità dei modelli da testare.
La galleria offre infatti la possibilità di testare numerose versioni precedentemente sviluppate al fine di ottenere il maggior numero possibile di dati da analizzare.
Si faccia l’esempio di un’ala anteriore: in fabbrica i tecnici ed ingegneri ha sviluppato versioni differenti di ali anteriori, le quali vengono poi realizzate dall’apposito reparto del team e sono pronte per essere testate ( i modelli usati in galleria non sono realizzati in carbonio, ma con materiali più economici).
Il modello della monoposto è realizzato in componenti smontabili così da rendere più rapida l’operazione di smontaggio ed assemblaggio delle nuove parti da misurare. In questo modo alla fine di una giornata di run, il team ha a disposizione i dati da processare relativi a tutte le versioni di ali sviluppate.
Dopo aver compreso questo aspetto importante, concentriamoci ora sulle misurazioni effettuabili in galleria del vento; queste sono essenzialmente quattro:misure di forza, velocità, pressione e visualizzazioni del flusso.
Misure di forza.
Le misure di forza sono fondamentali per definire i 2 aspetti principali di una vettura da corsa: ladownforce ed il drag. L’obiettivo di ogni aerodinamico è infatti quello di incrementare la prima e ridurre il secondo; la realtà non è però semplice come la teoria e va dunque trovato il giusto trade-off.
Le forze vengono misurate dagli ingegneri attraverso l’uso di speciali bilance che possono essere montate al di sotto del pavimento mobile o direttamente dentro al modello. Queste bilance misurano le3 componenti di forza (oltre a drag e downforce, misurano anche la forza lateralefondamentale nel discorso di stabilità del veicolo) ed i3 momenti di rollio, imbardata e beccheggio.
In questa fase viene realizzata la cosiddetta“mappa aerodinamica”, una vera e propria mappa che contiene i valori di downforce e drag a differenti altezze da terra, angoli di imbardata e beccheggio. In questo modo si cerca di prevedere quello che sarà il comportamento della macchina nei vari tratti della pista.
Misure di velocità.
Le misure di velocità permettono di mappare il campo di velocità che si sviluppa attorno alla monoposto e possono essere realizzate attraverso diversi strumenti: dai più classici tubi di Pitot ed anemometri a filo caldo (particolarmente adatti per misure instazionarie nella scia), a tecniche più moderne come lePIV (Particle Image Velocimetry).
Questa tecnica consiste nell’inseminare il flusso d’aria con delle particelle traccianti; queste vengono illuminate attraverso un fascio laser mentre una speciale fotocamera scatta 2 fotografie ad una piccolissima distanza di tempo nota. Andando a correlare le 2 immagini è possibile determinare lo spostamento di queste particelle nel frame considerato e ricavare quindi la velocità.
Questa tecnica è usata soprattutto per la visualizzazione di vortici e studiare zone di separazione del flusso: le PIV rappresentano sicuramente una tecnica innovativa che richiede l’utilizzo di una specifica strumentazione.
Misure di pressione.
Per misurare la pressione sulla superficie della vettura, si realizzano dei piccoli fori dove vengono posizionate le prese di pressione per quantificare il valore della pressione statica in quel punto.
Questa misurazione può essere particolarmente utile per studiare i punti maggiormente caricati, specialmente sul fondo della monoposto o lungo l’apertura delle ali. Dalla misura di pressione si ricava infatti il valore della forza agente in quella porzione di superficie.
Visualizzazioni del flusso.
Visualizzare il flusso d’aria attorno alla macchina può essere particolarmente utile soprattutto in fase embrionale dello sviluppo. Tra le tecniche utilizzate ci sono sicuramente ilFlow Viz, di cui abbiamo parlato in un precedente articolo, e levisualizzazioni di fumo.
Il fumo, immesso a monte del modello ed orientato parallelamente al flusso d’aria, va ad impattare sulle superfici del modello; questa tecnica è usata in particolare per identificare zone di flusso separato e di scia.
Termina qui il nostro viaggio all’interno di una galleria del vento di una squadra di Formula 1; abbiamo dapprima indagato i principi alla base del suo funzionamento e descritto i suoi componenti principali, per poi analizzare le tecniche di misurazione più utilizzate dagli aerodinamici.
Una volta in possesso di questa enorme mole di dati, gli ingegneri li analizzeranno in modo da poter portare in pista il prossimo pacchetto di aggiornamenti vincente.
Scritto daTommaso Ripanti
Grafiche:©TimoteoBriet – ©SalaStampaRacing – Archivio