AERODINAMICA TEORICA PT2 – LA PROPAGAZIONE DEL SEGNALE

Torno a parlare di aerodinamica teorica e riprendo il discorso da dove si era interrotto la prima volta. Il precedente articolo al seguente LINK.

Abbiamo capito nella scorsa puntata che uno dei fenomeni più importanti dell’aria è la trasmissione del segnale. Questo avviene in qualsiasi materiale, sia chiaro, ma nell’aria assume importanze assai più elevate essendo unico nel suo genere per un veicolo in corsa.

Il veicolo è composto da materiali compositi e quindi da polimeri, materiali ceramici e metallici e questo significa che è creato usando tutta una serie di elementi che sono accomunati dal fatto di essere solidi. In loro, il segnale, le vibrazioni, le forze, si propagano, ma con regole e geometrie fisse e invariabili.

Invece, escludendo la benzina e l’olio, perché stanno all’interno della vettura e quindi non modificano la dinamica del veicolo in genere, o non cosi tanto da considerarli in questo momento, l’aria è l’unico fluido che interagisce con la macchina, modifica la sua forma e le sue traiettorie, tornando poi a interagire nuovamente con la macchina stessa. Questo genera un loop di interazioni che sono difficili da prevedere e gestire.

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Per questo è estremamente fondamentale capire come i disturbi propagano dentro l’aria.

DUE ASSUNTI DI AERODINAMICA TEORICA

Cominciamo con un assunto semplice: ogni elemento in natura ha una sua velocità di trasmissione dei segnali: banalmente, la velocità del suono. Nell’aria siamo attorno ai 300 m/s.

Il secondo assunto, meno semplice, anche se all’apparenza non crea alcun tipo di incomprensione, è che il disturbo propaga in tutto lo spazio circostante: davanti dietro, destra sinistra, sopra sotto e in diagonale.

Questo è il motivo per quale riesco ad ascoltare una persona che parla in una stanza, indipendentemente dal punto in cui mi trovo nella stanza stessa.

VEICOLO IN MOVIMENTO E CAMBIAMENTI SUL FLUSSO

C’è un solo problema: la macchina si sposta, cosi come un eventuale aereo, ma anche una nave, un camion o qualsiasi altro tipo di oggetto che si muove nella corrente fluida.

Questo significa che la vettura, in questo caso un’automobile da corsa, assumerà una determinata velocità in una ben stabilita direzione.

Questo fatto cambia leggermente la dinamica della propagazione di segnale.

Come visibile dall’immagine appena sopra, le onde che propagano lateralmente, partono e viaggiano mentre l’auto si sposta. È come se creassero una traiettoria diagonale rispetto alla direzione del veicolo. Questo fatto è fondamentale per lo studio di una vettura e questo perché spesso e volentieri abbiamo discusso di “sovrapposizione degli effetti”.

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Di fatto, avendo un disturbo che propaga lateralmente rispetto alla direzione del moto, abbiamo una serie di onde che potrebbero raggiungere altri componenti aerodinamici a bordo vettura. Per questo, ogni componente aerodinamico deve essere inserito correttamente a bordo vettura:

  • Non avere disturbi non previsti da parte di altri elementi
  • Non arrecare disturbi indesiderati su altri componenti.

Capito il fenomeno, La domanda è “come si può fare?”

Tutto dipende dalla velocità di avanzamento della vettura. Vediamo un disegno:

 

Se dovessimo scegliere dove mettere un componente, considerando lo spostamento di linee di corrente che sono generate da un determinato elemento noto, dovremmo considerare la velocità del veicolo.

A vedere l’immagine precedente si capisce che, quando un auto si sposta lentamente in un flusso, le onde laterali viaggiano con una direzione con inclinazione minore.

AERODINAMICA TEORICA E SUE IMPLICAZIONI PRATICHE

quando l’automobile accelera, invece, come il disturbo propaga, il veicolo si è spostato di una quantità assai maggiore. In questo senso, è come se le onde non riuscissero a seguire la macchina, assumendo una inclinazione di propagazione più marcata verso il posteriore.

In entrambi i casi, viene segnalata un’area blu. Vista la sua distanza dal punto in cui nasce il disturbo e vista l’energia residua delle onde che la raggiungono, questa porzione di spazio è la candidata per poter posizionare elementi aerodinamici senza investirli con il disturbo originale.

Resta ancora un dubbio:

Se fosse come abbiamo detto, potremmo mettere componenti aerodinamici accostati tra loro con una certa distanza ed essere quasi certi che non interagiscano negativamente l’un l’altro. Eppure, a guardare l’immagine che segue, sembra che parte del disturbo propaghi anche frontalmente.

Questo avviene perché fintanto che l’auto assuma velocità minori a quella del suono, le vibrazioni trasmesse all’aria possono propagare anche in avanti, superando il veicolo di pochi metri, prima di perdere intensità.

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Per questo motivo, bisogna anche considerare bene come posizionare componenti che non sono affiancati, bensi messi in fila uno dietro l’altro.

CONCLUSIONI

Insomma, la propagazione di un disturbo è una cosa seria e sono principalmente due gli effetti che la rendono difficile da gestire:

  • La sua direzione “laterale”, che diventa sempre più inclinata verso il posteriore mano a mano che la velocità aumenta.
  • La sua propagazione frontale, che ci sarà sempre su un’automobile, fintanto che le auto saranno più lente della velocità del suono nell’aria.

In definitiva, bisogna considerare di non mettere componenti all’interno dell’area di deformazione di corrente derivante da un altro elemento aerodinamico. Se poi, un oggetto viene posto in fila ad un altro, devono essere distanti al punto che le onde di risalita dell’ultimo siano già “svanite” prima di raggiungere l’elemento più anteriore rispetto al flusso.

A presto dall’ing. Alberto Aimar.

 

 

A proposito dell'autore

Laureato in ingegneria magistrale aerospaziale, opero nel campo dell'ingegneria per l'automobilismo da tempo, sono giornalista sportivo da 3 anni, e sono appassionato di tecnica e aerodinamica! contattami per qualsiasi richiesta o parere per condividere assieme il nostro interesse verso le competizioni motoristiche!

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