simulazione su di un modella di F1 per mettere in risalto la tyre wake - CFD Atif Masood
Ferrari sta assemblando il progetto 676. Lo sta facendo con tutti i crismi del caso, in quanto questa fase è molto delicata. All’interno del corpo normativo vigente, il fondo della vettura è l’elemento più importante per la produzione di downforce, in quanto si attesta come la componente in grado di produrre la quantità maggiore di spinta verticale maggiore. Durante la stagione scorsa, la SF-23 ha sofferto diversi problemi di natura meccanica all’anteriore e alcune limitazioni per quanto concerne l’aerodinamica.
Non a caso, in tempi non sospetti, Frederic Vasseur aveva dichiarato: “Modificheremo il 95% della vettura. Abbiamo cercato di migliorare ogni dettaglio alla ricerca di maggiori prestazioni”. Il team principal conferma pesanti modifiche su più fronti per il 2024. Dal punto di vista aerodinamico Ferrari si era resa conto di essere arrivate a un punto morto per quanto concerne i concetti delle pance. Già lo scorso inverno di fatti, a ridosso della presentazione, la squadra italiana aveva messo in dubbio le proprie scelte.
Tale impostazione erronea era solamente il “difetto” più eclatante, in quanto altre carenze progettuali facevano presenza, motivo per il quale la monoposto modenese ha mostrato un netto ritardo tecnico nei confronti della Red Bull. La scuderia di Milton Keynes ha costruito le sue fortune curando attentamente il fluido che dal muso percorre l’auto sino a raggiungere l’estrattore. Come ricorderemo Ferrari ha aggiornato le pance presentando una nuova veste dal Gran premio di Spagna, ma il suo sviluppo aveva raggiunto un asintoto risultando obsoleto.
Il “vicolo cieco tecnico” deriva dal posizionamento del cono anti-intrusione laterale che può esser sistemato liberamente all’interno di un volume regolamentare. La squadra campione del mondo in carica aveva deciso di ubicarlo al limite inferiore per inglobarlo all’interno della porzione iniziale del fondo. Ferrari, al contrario, decise di sistemarlo più in alto. Per migliorare le cose, sulla vettura 2024 i tecnici di Maranello lo hanno spostato verso il basso di circa 30 millimetri, con un avanzamento dello stesso per inglobarlo con il fondo.
Il provvedimento di riflesso consente di aumentare il volume del cosiddetto “undercut” di diversi centimetri cubici. Essenzialmente ci sono due vantaggi tale soluzione: una maggior portata di fluido pulito verso il retrotreno della vettura e un effetto outwash superiore, in quanto l’undercut riesce a generare una pressione statica maggiore in quella zona. Il tutto “provoca” una differenza di pressione più grande tra il flusso adiacente al telaio e quello più esterno.
Il beneficio che ne consegue riguarda la mera gestione del così detto tyre-wake, fenomeno visibile nell’immagine creata al CFD di cui sopra. La vettura in questione è solo un modello standard di una attuale F1 che risulta comunque utile per visualizzare meglio alcuni concetti in questione. Attraverso l’immagine possiamo facilmente osservare la pressione totale esercitata tramite una scala a colori. Sebbene nel complesso non possiamo definire perfetta questa simulazione, possiamo intuire l’importanza nell’amministrare la tyre wake.
Sulla SF-23, la gestione della turbolenza generata dalle gomme frontali era demandata dalla maggior larghezza delle pance. Fattore che aiutava fortemente a ridurre il drag della monoposto e quindi la sua efficienza. Una buona portata al retrotreno veniva poi assicurata grazie all’inwash del fluido poco prima della gomma posteriore. Ciononostante, qualità e la quantità di questo fenomeno erano inferiori rispetto a quelli prodotti dalla Red Bull.
Per il progetto 676, Ferrari con ogni probabilità ha modificato il disegno delle quattro appendici verticali all’ingresso del fondo concesse da regolamento. Nel 2023 avevano un raggio costante, mentre i diretti competitor avevano scelto una strada diversa “giocando” maggiormente con i profili delle appendici e la distanza reciproca. In tal modo otteneva più espansione laterale e un vortice più corposo al di sotto dell’auto per stabilizzare il fluido.
Grazie all’ulteriore simulazione possiamo evidenziare il confronto tra due filosofie opposte di fence verticali. Nel primo caso, sinistra, vediamo un aspetto più dritto e decisamente meno fattuale, mentre nel secondo troviamo una configurazione più vantaggiosa. Si nota come l’area viola nell’immagine a destra si genera attorno al kick del diffusore. La conformazione di queste fence è quindi decisamente più utile per gestire la struttura del fluido che percorre il pavimento.
Tenendo presente i cambiamenti di filosofia alle pance della rossa, la struttura del flusso in questa zona cambierà radicalmente e non dovremmo essere affatto sopresi se il reparto aerodinamico della GES, nel tentativo di sorprendere gli avversari, abbia studiato nuove strade progettuale per quanto riguarda la porzione iniziale del fondo. Cardile si era espresso nei seguenti termini: “la vettura dell’anno prossimo sarà disegnata diversamente, con telaio e retrotreno modificati, nel tentativo di estrarre il potenziale di prestazione che ci manca”.
Recentemente abbiamo approfondito un tema centrale del progetto 676, ovvero la riprogettazione di trasmissione e cambio. A Maranello hanno fatto leva sul fattore affidabilità, per poter ripensare gli ingombri della scatola del cambio e, in automatico, estrarre un secondario beneficio. Il cambiamento, infatti, non può venire giustificato alla FIA con la volontà di ottenere un chiaro vantaggio aumentando la performance. Tuttavia la nuova scatola del cambio ridotta di volume, permetterà di trarre profitto sull’aerodinamica.
Lo spazio risparmiato sulla trasmissione è sfruttabile per accrescere il volume del diffusore e di conseguenza aumentare l’espansione. Il recupero di pressione è fondamentale. In questa sezione della vettura l’energia cinetica del fluido si trasforma in energia di pressione. I flussi, scorrendo verso il retrotreno, incontrano un gradiente negativo, in quanto abbiamo una bassa pressione sotto alla vettura ed un’alta pressione dietro ad essa.
Aspetto che genera parecchia turbolenza che tende a rallentare il fluido a monte. Proprio per questo risulta fondamentale decrescere gradualmente la velocità del flusso. In altre parole: quanto maggiore risulta il “rate” di espansione del fluido, in automatico la bassa pressione generabile a monte, ovvero nella zona di fondo “piatto”, sarà superiore. Tramite questo concetto capiamo quanto risulti cruciale guadagnare anche solamente alcuni centimetri cubici nel diffusore.
Secondo le informazioni racimolate dalla nostra redazione, inoltre, potremmo assistere a un aumento della sezione dei canali all’interno del fondo della rossa. Benchè il disegno della chiglia resterà presso simile, considerando gli intervenuti messi in atto durante la passata stagione, canali Venturi più grandi aiuterebbero l’allocazione dei vortici principali presenti nel fondo, contribuendo non poco a contenere l’entrata laterale di “fluidi sporcati”.
Da un punto di vista macroscopico, la diversa conformazione dell’estrattore dovrebbe essere in grado di variare le caratteristiche di pressione a monte di esso ovvero, per intenderci, nella zona che precede il diffusore stesso. Una prerogativa capace di portare una distribuzione differente della pressione lungo l’ampiezza del pavimento della monoposto, anche tenendo presente gli ingenti aggiornamenti all’ingresso dei canali e alle pance che la Ferrari versione 2024 mostrerà.
I tecnici della squadra italiana avranno a che fare con una ripartizione della pressione profondamente diversa che porterebbe a un posizionamento del picco relativo alla forza esercitata dissimile. La regione a massima depressione della vettura, pertanto, aumentando le sue dimensioni andrebbe a produrre un incremento esteso della downforce locale. Aspetto che mira a produrre un posizionamento differente del centro di pressione, per migliorare il bilanciamento complessivo della vettura.
Autori: Niccoló Arnerich – @niccoloarnerich – Alessandro Arcari –@berrageiz
Immagini: Scuderia Ferrari- Oracle Red Bull Racing