Nell’ingegneria automobilistica, il carico aerodinamico è definito come la forza indotta dal flusso d’aria su una vettura in movimento: tale forza è estremamente importante perché ne aumenta l’aderenza al suolo.
Se sei un appassionato di Formula1 ti sarà sicuramente capitato di sentir parlare di carico aerodinamico. Il carico aerodinamico di una vettura di Formula1 consiste nella capacità di produrre deportanza verso il terreno, ovvero la capacità di indirizzare i flussi dell’aria verso il suolo, in modo da poter tenere “incollata” la vettura sulla pista. Negli ultimi anni gli ingegneri avevano lavorato sodo sull’aerodinamica delle vetture per massimizzarne il carico aerodinamico, a discapito però dei flussi nel retrotreno della vettura.
Dal 2022 è stato introdotto un cambio di regolamento tecnico importante che riguarda telaio, aerodinamica e gomme. L’obiettivo principale del gruppo tecnico che ha lavorato ai regolamenti è stato quello di semplificare molto l’aerodinamica, evitando che questa potesse continuare a generare quelle turbolenze che da anni impedivano lotte ravvicinate tra due vetture, a discapito dei sorpassi e dello spettacolo. Con il nuovo profilo aerodinamico semplificato, si è tornati a fare affidamento sul fondo della vettura che torna ad assumere un ruolo cruciale per creare il carico aerodinamico.
Ma a prescindere dal modo in cui il carico aerodinamico viene generato, l’unica possibilità che hanno gli ingegneri di capire cosa accada intorno ad una vettura già in fase di progettazione, è l’utilizzo di un software CFD. Quindi grazie a software come SolidWorks Flow Simulation, i progettisti possono studiare i fenomeni aerodinamici della vettura ancor prima di produrre un prototipo da mettere nella galleria del vento, anticipando eventuali problemi ed ottimizzandone i flussi per trarne un vantaggio competitivo.
In questo articolo cercheremo di capire meglio il carico aerodinamico e come calcolarlo con SolidWorks Flow Simulation.
3 modi per calcolare il carico aerodinamico
1) Mediante l’utilizzo di alettoni che deviano verso l’alto il flusso d’aria: per la terza legge di Newton, ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria, quindi, l’alettone riceve una forza uguale e contraria che lo spinge verso il basso (e a sua volta questa forza viene trasferita alla vettura).
2) Mediante lo sfruttamento dell’effetto suolo: una certa quantità di aria viene convogliata al di sotto della vettura e attraverso una riduzione della sezione del flusso, il fluido subirà una accelerazione generando una depressione tra la vettura e il suolo. Questo effetto è tanto maggiore quanto più il fondo della vettura è vicino al suolo.
3) Disegnando opportunamente la forma della vettura in modo da ottenere un effetto di deportanza.
Aumentare il carico aerodinamico porta con sé numerosi vantaggi, ma anche alcuni svantaggi, quindi lo studio del carico aerodinamico è un aspetto fondamentale per avere una vettura ben bilanciata ed allo stesso tempo veloce, ben refrigerata e che non consumi eccessivamente gli pneumatici.
Nelle immagini di seguito possiamo vedere un esempio del carico sugli alettoni con la rispettiva legenda numerica riferita ai valori di pressione:
- il colore BLU indica le aree e la posizione dei valori MINIMI
- il colore ROSSO indica le aree e la posizione dei valori MASSIMI
TIP: L’impostazione per mostrare il Min/Max globale non è abilitata di default, ma va attivata, in modo da risparmiare tempo quando vogliamo visualizzare velocemente i valori estremi.
Sfrutta uno strumento di CFD per il tuo lavoro quotidiano
Riassumendo, possiamo affermare che Flow Simulation sia uno strumento relativamente semplice da utilizzare, perché in pochi passaggi è possibile eseguire un calcolo ed ottenere risultati chiari e significativi. Puoi creare velocemente uno studio seguendo alcuni step guidati:
- attiva il Wizard di impostazione guidata del calcolo e inserisci le impostazioni inziali dello studio
- inserisci le condizioni al contorno
- mediante l’utilizzo dei goals puoi calcolare la spinta verticale sulla vettura: sottraendo a questa forza il peso della vettura potrai capire se il carico aerodinamico sia sufficiente
Anche se non progetti autovetture di Formula1, uno strumento CFD come SolidWorks Flow Simulation può comunque agevolare il tuo lavoro quotidiano. Se desideri approfondire quanto visto in questo breve articolo, contattaci pure senza impegno.
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