FLUSSI CONTRASTANTI

Come anticipato, nel quarto capitolo della rubrica “Aerodinamica della Formula 1” dobbiamo recuperare le nozioni tecniche introdotte per l’analisi della William e della Haas, prime vetture a scoprire i veli per l’anno 2018.

L’argomento che voglio trattare e approfondire in questo breve capitolo è la sovrapposizione degli effetti, visto che sarà molto utile per il prossimo caso di studio: l’interessantissima presa d’aria dei radiatori sulla RedBull RB14.

Allora, Quando avviene la sovrapposizione degli effetti?

Ovviamente il flusso alla quale una vettura di formula 1 è sottoposto, come qualsiasi altro mezzo sulla Terra, è unico e scorre dall’anteriore fino al posteriore. Emula, o cerca di emulare, tutte le forme che incontra. Durante il suo percorso, però, la corrente d’aria urta molteplici ostacoli i quali spesso sono anche molto ravvicinati tra loro. In questo modo, le distorsioni che ognuno di questi provoca sulle traiettorie delle singole molecole propaga nello spazio circostante e costringe ad una deviazione anche le particelle che non toccano direttamente l’ostacolo in questione.

Come è possibile constatare dall’immagine precedente, scelta per la sua enorme efficacia nel mostrare il concetto, la linea di flusso più vicina alla vettura è molto distorta (linea n.1), ma anche l’aria che non tocca direttamente la vettura deve deviare per consentire il passaggio dell’automobile (linee 2 e 3). In sostanza, la traiettoria della linea 1 deve deviare il percorso per permettere all’auto di passare; la linea numero 2 a sua volta allarga il passaggio per lasciare lo spazio alla linea 1 che le occupa lo spazio e cosi via fino alle aree più lontane dalla vettura.

Questo effetto cala mano mano che la velocità aumenta, ma è sempre presente. Ciò significa che più un veicolo si sposta rapidamente all’interno dell’atmosfera e meno il disturbo sul flusso ha tempo per propagare trasversalmente. In pratica, se l’automobile nella figura precedente assumesse una velocità doppia o tripla, la linea di corrente n.2 e anche la n.3 risulterebbero molto meno distorte.

Questo genere di effetto viene quasi completamente eliminato solo per velocità che eguagliano o superano la velocità del suono, ma preferisco non trattare l’argomento visto che le Formula 1 sono assai più lente di tale limite.

Cosa dobbiamo ricavare da tutto questo discorso? Che ogni componente genera una distorsione e quando gli elementi sono molto ravvicinati i risultati sull’uno dipendono non solo dal flusso e dalle sue caratteristiche, ma anche dalle deviazioni imposte dall’equipaggiamento affiancato. È il caso delle prese d’aria superiori, come si può notare in immagine:

Cerchiamo di capire il loro funzionamento. Sono dei restringimenti in termini di flusso, ovvero un condotto all’interno della quale il flusso rallenta per via di ostacoli, filtri, curve. Sicuramente l’aria scorre più rapidamente all’esterno. Ciò significa che non tutte le particelle dirette verso la presa imbucano il condotto. Molte deviano e cercano di sfuggirvi proprio perché è già presente troppa aria all’interno e la presa risulterebbe “ingolfata”.Questo specialmente ad alta velocità.

Se la presa d’aria fosse solitaria nel flusso il comportamento sarebbe differente da quello finale visibile sulle vetture di formula 1 e richiamerebbe le forme nell’immagine che segue. una porzione di corrente imbocca il condotto mentre la maggior parte deve allargare il percorso e aggirarla. La deviazione sarebbe simmetrica ovvero: non vi sarebbe motivo per il quale l’aria possa deviare maggiormente da un lato rispetto all’altro.

Ovviamente, come anticipato, nel caso reale non è così ed il motivo è semplice: appena sotto la presa vi è una parete sulla quale la corrente urta, rallentando di molto la sua velocità. Anche il casco del pilota, oltretutto, è un punto di grande rallentamento.

Il flusso in quel punto deve trovare un’altra strada e, tra le molte possibili, quella verso l’alto è una valida opzione.

La deviazione che prima influiva sulla presa d’aria deve quindi adattarsi a due nuovi componenti adiacenti che imprimono il loro effetto sulle molecole, spingendole, tra le altre direzioni, anche verso l’alto.

Il risultato finale sarà allora il seguente:

Una deviazione completamente asimmetrica contorna la presa d’aria visto l’influenza degli oggetti vicini che rallentano il flusso, il quale propaga il disturbo “trasversalmente”. come si nota dall’ultima immagine proposta, la deviazione della parte alta di flusso è ben più elevata della deviazione per la corrente adiacente al casco. Questo è un semplice esempio che spiega il concetto usato per descrivere le innovazioni di Haas e Williams nel capitolo n.3 della rubrica “L’aerodinamica della formula 1”. La sovrapposizione degli effetti fa si che il risultato finale su ogni elemento non sia solo frutto delle sue caratteristiche e forme, ma la somma degli effetti su ogni componente che lo circonda. Elementi ben accostati possono collaborare contribuendo tra di loro per la deformazione ottimale delle traiettorie dell’aria, pur mantenendo il funzionamento base per i quali sono stati inseriti a bordo macchina. Ecco quindi che si arriva a parlare di RedBull che accosta alla classica presa d’aria laterale, per i radiatori principali, una aletta dal funzionamento ancora non chiaro. Lo esploreremo noi di newsF1 nel prossimo capitolo di TechF1-Xray. Seguiteci e commentante per ogni dubbio: sarò lieto di discutere con voi!

 

Di Alberto Aimar

Leggi il captolo 1 e capitolo 2 

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