L’AERODINAMICA DELLA FORMULA 1 – CAPITOLO 4

IL TUBO DI VENTURI

 

Nel corso dei primi capitoli scritti per quanto riguarda l’aerodinamica di una F1, abbiamo affrontato già moltissimi argomenti e aspetti. Siamo partiti con la definizione dei flussi, spiegandone le proprietà ed evidenziandone l’equazione che li descrive. Dai flussi siamo passati a parlare di clima, temperature, pressioni e tutti i fattori che incidono sulle prestazioni di una vettura di Formula 1. LINK AL CAPITOLO 1  , LINK AL CAPITOLO 2

In secondo luogo abbiamo applicato le conoscenze introdotte ad un esempio pratico approfittando della presentazione di Williams e Haas per le auto che verranno usate nel 2018. In tale situazione è stato anticipato uno dei più importanti argomenti riguardanti la corrente d’aria che circonda le automobili e il suo comportamento: la sovrapposizione degli effetti. LINK ALL’ARTICOLO, LINK AL CAPITOLO 3

Tale sovrapposizione degli effetti vede una delle migliori applicazioni sulla RB14 RedBull con la sua concezione innovativa di pance laterali accoppiate ad appendici alari. Argomento ritrovabile al seguente link: LINK ALL’ARTICOLO

Un secondo grande concetto è stato applicato assieme a quello degli effetti sovrapposti e molto più di una volta: stiamo parlando del TUBO DI VENTURI.

L’abbiamo visto sul fondo piatto di Williams e Haas in occasione dei deviatori di flusso posti dietro alle ruote anteriori.

È stato ritrovato poi anche nell’articolo riguardante la presa d’aria RedBull, citando il discorso della pressione di un flusso e il suo legame con la velocità; Sapendo cosa dico, posso inoltre affermare che verrà ancora discusso ampiamente nei prossimi mesi assieme.

In questo senso è intuitivo capire che un argomento come il tubo di Venturi e tutti gli effetti che si porta dietro, sono di vitale importanza per poter capire al meglio il funzionamento dell’aerodinamica di un veicolo di F1. Possiamo allora cominciare ad addentrarci in questa affascinante questione.

Cominciamo.

Il tubo di Venturi è un condotto a sezione variabile; niente di più. All’interno del suo condotto viene generata una corrente di aria, o di qualsiasi fluido si voglia usare.

Se il flusso di aria è entrante a sinistra, in teoria dovrebbe attraversare tutto il condotto fino a raggiungere l’uscita, a destra. Nel farlo, incontra un restringimento e questo restringimento agisce sulla corrente nel modo che segue.

Notiamo nella seguente immagine, che la larghezza del condotto nel punto A è maggiore della larghezza nel punto B.

Dato che quando una certa quantità di molecole entra, una stessa quantità di molecole deve uscire. Allora, quando una quantità ben definita di particelle attraversa l’ingresso A, dovrà poi attraversare anche il restringimento B (a meno che non scompaia magicamente)

Se, però, B è più stretto, per fare in modo che la stessa quantità di aria passata in A possa scorrere anche attraverso il punto con larghezza minore, dovrà per forza transitare più velocemente.

Vediamola in questo modo:

La grande quantità di molecole in ingresso cercano di passare da un restringimento troppo piccole perchè possano infilarsi tutte assieme. Queste premono quindi sulle particelle di aria già presenti nel punto di passaggio con area minore che spinte, accelereranno.

Introduciamo cosi la parola “Spinta”, traducendola poi in “PRESSIONE”. Le molecole in ingresso mettono pressione e nel farlo si schiacciano. Notiamo a tal proposito lo schema che segue.

Schiacciandosi, come detto generano un campo ad elevata pressione, colorato intenzionalmente con il colore rosso. Arrivati a questo punto possiamo arrivare al dunque:

Se le molecole che si trovano in B, appena davanti a questa zona di alta pressione, vengono spinte, come ogni altro oggetto o elemento spinto, acquistano velocità e nel farlo si allontanano. La logica conseguenza è un calo di pressione come ci si aspetterebbe infatti da un insieme di particelle più distanti l’una dall’altra.

Il risultato più interessante di tutto il discorso svolto fino ad ora è proprio l’ultimo: la pressione scende proprio nel punto in cui il flusso scorre più velocemente ed è la stessa frase che nell’articolo delle pance RedBull ho scritto all’inizio della trattazione tecnica. LINK ALL’ARTICOLO

Un flusso che accelera riduce la sua pressione.

Un flusso che decelera aumenta la sua pressione.

Se terminata l’analisi qui svolta, volessimo riprendere in mano il discorso delle prese d’aria di una vettura di formula 1 (e in realtà il tubo di Venturi potrebbe essere applicato praticamente ovunque su un veicolo di questo tipo) effettuando opportune considerazioni troveremmo i risultati di seguito.

La considerazione che serve svolgere è la seguente: all’interno della presa d’aria il flusso è ingolfato da molti elementi quali radiatori, curve, attriti e altri ostacoli; essendo ingolfato, gran parte dell’aria in arrivo non riuscirà ad entrare, deviando verso l’esterno:

Vi porgo una domanda: Non sembra un tubo di venturi, il flusso colorato di giallo?

È esattamente eguagliabile ad un tubo di venturi e come tubo di venturi si comporterà: alta pressione davanti alla presa e riduzione di pressione nel punto di passaggio più stretto.

Avendo bassa pressione sopra la pancia della vettura, vi è un risucchio verso l’alto dell’intero veicolo e, udite udite, è proprio il problema che in Red Bull hanno risolto inserendo una aletta stabilizzatrice.

Ecco allora che siamo riusciti a ricondurre una incredibile innovazione al concetto teorico di appartenenza.

Nel prossimo articolo di TechF1-Xray voglio riprendere questo argomento con una carrellata di tutti i fondi piatti fino ad ora osservati sulle vetture 2018. Infatti, Anche su tali elementi, il tubo di venturi si applica a meraviglia. Come sempre vi invito a commentare e postare tutti i vostri dubbi per poterne discutere assieme! Seguite la rubrica “L’aerodinamica della Formula 1” per continuare a scoprire il funzionamento delle vetture più famose del mondo!

A presto da Alberto Aimar!

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