F1 News Mercedes W07 Il muso e il sistema S-Duct

Parlando di Mercedes possiamo notare due novità che spiccano sulle altre, almeno dal punto di vista aerodinamico, rispetto alla vettura del 2015.

Nel video  viene confrontato il vecchio musetto simile a quello della monoposto del 2015 W06 e il nuovo che si raccorda con il telaio e il  vanity panel che nasconde un condotto che porta una fuoriuscita d’aria sulla parte superiore del profilo. Il principio fisico su cui si basa tale sistema può in parte essere equiparato a quello che prevede l’aggiunta di una soffiatura ulteriore sull’alettone della RedBull ( che vedremo nel prossimo articolo) . Il fatto di avere flussi ad alta velocità che devono effettuare delle variazioni di traiettoria per seguire i profili della vettura, porta alla creazione di instabilità che possono far degenerare il profilo laminare del fluido che scorre lungo il veicolo. Fare passare un fluido laminare può causare una serie di problematiche quali per esempio la difficile gestione dei vortici sul corpo vettura.

Senza andare troppo lontani, per esempio, avendo la creazione di vortici in tale zona possiamo avere fluttuazioni di direzione e di intensità dell’aria che colpisce direttamente il casco del pilota, il quale può vibrare ed oscillare senza permettere una buona concentrazione.

Un ulteriore esempio può essere trovato non lontano dalla testa del pilota: la presa d’aria in posizione superiore rispetto al casco. Se quello entrante è un flusso turbolento, instazionario, con portata oscillante è ovviamente immediato capire che l’aspirazione non sarà svolta in modo corretto e allora anche la potenza trasmessa a terra non potrà a risentirne.

Poi, in molti più casi, non è il pilota a risentirne, vista la limitata regione in cui un flusso può diventare turbolento (e ritorniamo al concetto di strato limite), ma avere una zona limitata di turbolenza non significa comunque che questa non danneggi l’aerodinamica.

Un ultimo motivo per cui si può pensare di estrarre aria dalla parte inferiore di veicolo può anche essere portata da esigenze di deportanza.

Conoscendo il principio di Bernoulli e quindi riprendendo lo schema rappresentante il tubo di Venturi, sappiamo che laddove la sezione accresce, scende la velocità del flusso e quindi la sua pressione aumenta. Al contrario se la sezione diminuisce, la pressione si riduce a causa di un aumento di velocità del flusso.

Applichiamolo all’intero corpo vettura chiarificando che chiaramente andremo ad ipotizzare, per esempio, che il flusso sia bi-dimensionale e che non ci siano perdite laterali attorno al profilo (non perché effettivamente non ci siano, bensì perché non cambiano la fisica del problema modificando solo i valori che di per se vengono comunque generati da tale principio aerodinamico; questo rimane valido e si assume semplicemente una perdita).

NOTARE BENE: gli articoli che scrivo e che scriverò saranno mirati a far capire al lettore esattamente cosa avviene attorno ad una vettura, perché semplicemente dire che una soluzione è adoperata per gestire meglio i flussi non può bastare. La gestione dei flussi è qualcosa di molto complicato e ci sono una quantità di sfaccettature troppo elevata per poterla sbrigare con poche parole cosi; questo mi porterà a fornire ai lettori più interessati motivazioni e principi concreti per dare una idea ben più precisa di cosa voglia dire gestire il flusso. Questo, per esempio è un ulteriore esempio di cosa significhi capire come l’auto muove l’aria e come ci aspettiamo di dover agire, per gestire un flusso (e n tale occorrenza la sua instabilità in regime turbolento).

L’area 3, sul lato superiore, è certamente maggiore dell’area 1, quindi riducendosi il passaggio l’aria deve fluire più rapidamente. Questo instaurerà una pressione decrescente. L’esatto contrario avviene nel lato inferiore. Qui la pressione aumenta infatti.

Del resto se si volesse verificare l’andamento di queste pressioni con una analisi CFD, quindi un po’ più affidabile rispetto ad un disegno “ad occhio” vedremmo che lungo la parte superiore si passa da un colore rosso (alta pressione) a

d un colore verde (alta velocità).

Nella parte inferiore il flusso partirà dal rosso dell’alta pressione, per scendere ad un valore di pressione più basso, che comunque rimarrà maggiore rispetto al valore di pressione sopra il muso.

Questo se ben pensate, diventa svantaggioso visto che avere una differenza di pressione del genere fornisce una risultante di una spinta verso l’alto.

Il pensiero che si può fare rimane quindi: perché non prendo una certa quantità di aria a pressione maggiore e la scarico sul dorso andando ad innalzare la pressione media in tale punto? I valori in campo si portano su differenti valori di equilibrio, per processi di trasmissione del segnale e altro (che per gli interessati possono essere tranquillamente trattati in un approfondimento a parte) e questo potrebbe portare ad un certo vantaggio in termini di prestazione, oltre al mantenimento di una buona condizione di strato limite.

Abbiamo quindi capito cosa possa avere portato i tecnici Mercedes a installare uno strumento così complicato ma così efficace. (Efficace, se fatto bene. Se fatto male può essere deleterio).