Quando Elon Musk, CEO di Tesla, decide di lanciare qualcosa di nuovo sul mercato, solitamente lo fa spettacolarizzando al massimo sia il prodotto che l’evento. Tesla ormai icona del settore automotive propone modelli che rompono totalmente gli schemi del mercato alimentando mito e attrattiva.
E così è accaduto anche per il Tesla Cybertruck, il nuovo pick-up elettrico della casa automobilistica californiana, che sembra uscito dalla penna di Bob Kane per accompagnare Batman nelle sue scorribande notturne per Gotham City.
Progettato per avere l’utilità di un camion e le prestazioni di un’auto sportiva – dicono dalla casa madre – il veicolo è costruito per essere resistente e versatile, con prestazioni eccezionali sia su strada che fuoristrada.
Ma osservando il modello ci siamo chiesti: tutti questi spigoli daranno all’auto la giusta aerodinamicità?
Cosa c’è di meglio che fare un’analisi CFD?
Per capire se una forma del genere avrà un’aerodinamica così efficiente come pubblicizzato, abbiamo pensato di effettuare un’analisi CFD e qui di seguito condividiamo alcuni studi e risultati che abbiamo ottenuto.
Per prima cosa da GrabCad abbiamo scaricato alcuni modelli CAD e in particolare abbiamo trovato un file STEP con dimensioni secondo i dati (pochi) forniti dal produttore. L’ingombro dovrebbe essere simile e come proporzioni ci siamo. Abbiamo però ancora dei dubbi sui passaruote e fondo. Allora cerchiamo di calcolare il valore approssimato del coefficiente aerodinamico e proviamo a confrontarlo con quelli delle altre auto, e in particolare:
- Tesla Model S 0.24
- Toyota Prius 0.24
- Volkswagen ID.3 0.27
- Nissan Leaf 0.29
I dati che abbiamo analizzato sono i seguenti:
- Dominio di calcolo: 3x in modo da non avere effetti sulle pareti del dominio stesso
- Velocità: 15-20-25-30 m/s (54 km/h 72 km/h 90 km/h 108 km/h)
- Aria densità: 1.205 g/m3 (a 20°C e 1 atm)
- Vincoli qui è stata usata una simmetria per risparmiare tempo
- Goal: la forza totale nella direzione del vento
Utilizzo di equazioni e entità Silhouette in SolidWorks
Per calcolare un valore che dipende da un “goal” è possibile usare le equazioni direttamente in SolidWorks Flow Simulation senza avere calcolatrici a portata di mano o fogli excel.
Ora andiamo a calcolare la superficie che viene investita dall’aria e per fare ciò possiamo sfruttare lo strumento di schizzo “Entità di Silhouette”, una delle nuove feature di Solidworks 2020, e in pochissimi secondi otteniamo il risultato – solitamente per fare ciò possono essere necessari anche più di 30 minuti.
A = 1.6546 *2 = 3.3092 m2
Poi andiamo ad inserire tutto nel Riquadro delle Equazioni- Equation Goal:
Risultati ottenuti e mesh utilizzate in fase di analisi
Una volta effettuati tutti i calcoli necessari questi sono i risultati ottenuti, mettendo a confronto le velocità di marcia dei veicoli
Come ben sappiamo, la precisione della soluzione dipende dalla qualità della mesh. In generale, quanto più fine è la mesh, migliore è la precisione. In questo caso i risultati della mesh che abbiamo ottenuto sono i seguenti:
Mesh1 = 71128 total cell
Mesh2 = 193137 total cell
Mesh3 = 441180 total cell
Modello laminare e turbolento (modello K-epsilon)
Conclusioni
Come possiamo osservare il coefficiente aerodinamico rimane sempre più alto di tutte le auto messe a confronto. Il nostro intuito aveva ragione: tutti questi spigoli non sono così tanto aerodinamici. Si nota però che all’aumentare della velocità le cose migliorano, seppur di poco, ed essendo un’auto lunga sembra meglio studiata per velocità elevate.
I parametri usati nel modello CFD, invece, sono sufficientemente accurati rispetto ai dati del modello CAD, visto la corretta esecuzione e invarianza del coefficiente al variare dei parametri descritti in precedenza.
Beh che dire: non ci rimane altro che aspettare l’arrivo in Europa di quest’auto dall’aspetto futuristico e testare con mano l’aerodinamicità.
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