TECHF1-XRAY – Invisibili, ma fondamentali

Torna TechF1 Xray.

Era un po’ che non scrivevo per questa rubrica, ma con il campionato in corso ovviamente bisogna dare precedenza alle innovazioni tecniche che di volta in volta, di pista in pista, si possono ammirare. Nonostante tutto credo davvero nell’obiettivo che voglio raggiungere sia con “L’aerodinamica della F1”, sia con “TechF1 Xray”: l’idea che tutti possano comprendere la fisica che si nasconde dietro alle innovazioni aerodinamiche. In questo modo ogni appassionato potra capire in modo autonomo perché un sistema o un equipaggiamento viene montato a bordo delle vetture e, soprattutto, diffidare da descrizioni inaffidabili e non veritiere a riguardo. Ecco quindi che procediamo con la prossima applicazione pratica, avanzando sempre più verso la piena comprensione delle auto di F1.

Come succede sempre, ogni articolo “pratico” ha un riscontro “teorico”. Mi piace l’idea di spiegare la fisica delle cose prima di mostrare il risultato; questo caso non fa eccezione. È stato introdotto il concetto di pressione totale e abbiamo discusso riguardo ai valori che la pressione può assumere attorno ad una F1 durante la sua corsa.

Abbiamo parlato di pressione massima nei punti di arresto, ottenendo il risultato che questa viene recuperata completamente solo in queste particolari zone.

Inserisco il link alla spiegazione completa: LINK

Di seguito, riguardo all’argomento teorico, inserisco un’ultima, semplice definizione di punti di arresto per poi procedere con nuovi argomenti.

I punti di arresto sono caratterizzati da una velocità relativa tra flusso e auto pari a 0. Ciò significa che l’aria, in queste zone della macchina, non si muove rispetto alla vettura stessa e questo perché vi urta contro senza possibilità di aggirarla. Il risultato è un incremento di pressione fino alla pressione massima.

Esiste un risvolto pratico che i tecnici utilizzano per accrescere la deportanza della vettura, ovvero la spinta verso il terreno e quindi, l’aderenza.

Immaginiamo un alettone. Possiamo considerare sia le ali frontali che quelle posteriori visto che non vi è un grande differenza in questa situazione. Sappiamo che sopra l’elemento considerato si genererà una pressione maggiore rispetto a quella che si otterrà sul lato inferiore. Possiamo riassumere la situazione tramite un tubo di Venturi, come sempre:

Descrivo l’immagine:

  • Punti rossi: area ad alta pressione.
    Punti arancioni e gialli: pressione media.
    Punti verdi: pressione bassa.
    Punti azzurri: pressione molto bassa.
  • Linea tratteggiata spessa: tubo di Venturi virtuale (LINK ALLA TEORIA)
  • Linee molto sottili: traiettoria del flusso d’aria.

Come si può notare dalla figura precedente, è come se si avesse un restringimento del passaggio per l’aria che scorre SOTTO l’ala. Vediamo infatti un tubo di Venturi che chiude la traiettoria.

SOPRA l’ala succede esattamente il contrario: il tubo di Venturi “virtuale” (infatti è una linea immaginaria che tracciamo noi per comprendere meglio la fisica e le traiettorie) genera un allargamento per il passaggio. Un’allargamento, l’abbiamo sempre detto e lo leggiamo dalla teoria del tubo di Venturi, (LINK) significa aumento di pressione.

Esiste un unico accorgimento, però, che non convince i tecnici. È vero; in questo modo si genera una deportanza grazie al funzionamento degli alettoni cosi come li vediamo negli schemi precedenti. L’unico problema è che per quanto il Venturi a rovescio sul lato superiore dell’al rallenti il flusso, non lo arresta.

Abbiamo parlato di recupero massimo della pressione come presente SOLO nei punti di arresto ed in questo momento, negli schemi precedenti, non ci sono questi fondamentali punti. Come possiamo ottenerli?

Guardiamo lo schema che segue:

Se confrontata con l’immagine precedente, si nota una differenza sostanziale: l’aggiunta di un vero e proprio ostacolo per il flusso, dove le particelle urtano e si fermano. In questo modo, oltre a creare un vero e proprio effetto Venturi come già è stato descritto, viene inserito anche un punto di arresto esattamente sopra le superfici deportanti. Come detto un punto di arresto è un luogo dove si recupera completamente la pressione massima ottenibile perché le molecole perdono tutta la velocità rispetto all’auto.

Particelle ferme sopra un ala: pressione massima sopra un ala.

Pressione massima sopra l’ala: maggiore deportanza possibile.

Notiamo infatti che nel secondo caso (con ostacolo) la maggior parte delle particelle è diventata rossa; non è più gialla o verde.

Ecco come viene sfruttato il principio fisico della pressione totale, che già abbiamo discusso a livello teorico in precedenza. Inserisco una serie di immagini di esempio che mostra esattamente come ogni vettura di formula 1 sia oramai munita di questi dispositivi semplici, ma necessari.

 

Spiegato l’aspetto pratico che deriva dalla teoria della pressione totale, abbiamo risolto un’altro segreto che rende le vetture di formula1 così uniche. Non mi resta che salutarvi per risentirci alla prossima occasione, in vista di nuovi particolari da esplorare! A presto!

Da Alberto Aimar

 

4 pensieri riguardo “TECHF1-XRAY – Invisibili, ma fondamentali

  • 11 aprile 2018 in 15:36
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    Grazie Alberto per i tuoi articoli.
    Però ora mi devi spiegare alcune cose che ben non comprendo nel tuo secondo disegno.
    Perché l’area di alta pressione (puntini rossi) me la segni in quella posizione e non spostata più avanti verso la zona di maggior curvatura verso l’alto?
    Altra cosa, perché la line del flusso, sono curvate in ingresso? Non dovrebbero essere parallele al suolo?
    Ciao.

    • 11 aprile 2018 in 21:14
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      hai centrato i punti che voglio approfondire nel prossimo articolo;) in poche parole l’aria che arriva, anche se non ancora a contatto diretto con l’alettone, subisce le modifiche di pressione che l’alettone stesso genera sull’aria già a contatto con l’alettone. Se sopra l’ala è presente uno spazio ad alta pressione, questa alta pressione si trasmette in tutte le direzioni e anche verso l’anteriore della vettura. Le molecole in arrivano sentono alta pressione sopra, prima di arrivare sull’ala e quindi flettono verso il basso. Ecco il perchè delle linee curve in ingresso e non parallele al suolo. stesso concetto per quanto riguarda la tua prima domanda. il meccanismo è lo stesso.

  • 11 aprile 2018 in 22:20
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    Secondo me Alberto può avere anche un’altra funzione questo profilo.
    Al di sotto del profilo alare, soprattutto se ha un angolo elevato, si generano delle turbolenze negative.
    Il profilo di cui stiamo parlando, dovrebbe creare un area di bassa pressione subito dopo e risucchiare il flusso dell’aria che passa sotto il profilo alare, eliminando le turbolenze e magari, quindi, permette maggiori angoli d’attacco.
    Ehm non so se mi sono spiegato…

    • 11 aprile 2018 in 22:34
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      il problema di una depressione dietro “l’ostacolo di cui stiamo parlando” è che si crea un preciso tipo di turbolenza che rimane chiusa su se stessa in un certo senso. i vortici di scia sono stati studiati a lungo e si è capito che hanno strutture ben precise pure loro. In certi casi rimangono comparti “stagni” nella quale non entrano nuove particelle d’aria. di fatto, non interagendo con il flusso esterno, è come se non lo influenzassero. Cerca con google “tipi di vortici di scia” cosi vediamo se riusciamo ad allinearci su questo concetto. Se hai olteriori domande non esitare a chiedere!

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