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PROVA DI DETERMINAZIONE DEI FLUSSI E DEL FUNZIONAMENTO AERODINAMICO DELLA SOLUZIONE DEI MOZZI FORATI ANTERIORI

In base a quanto scritto nel secondo (capitolo di aerodinamica), aerodinamica intuitiva, e quindi avendo capito come viene descritto un filetto fluido, cerchiamo di analizzare i filetti che circondano la vettura f14t in prossimità dei mozzi forati sulle ruote anteriori.

Dobbiamo per forza partire da molto lontano, quando siamo in presenza di corrente fluida rettilinea e indisturbata, lontana dagli alettoni.

In questa situazione la corrente si trova ad una velocità costante in tutto il campo di moto, prima di essere investita dall’alettone frontale.

L’alettone frontale è un insieme di ali più piccole unite assieme e separate da degli interstizi tra di loro. Questi interstizi creano i soffiaggi. Poi li capiremo meglio.

alettone_Frontale

La linea blu rappresenta il terreno.

Prendiamo il primo profilo, quello più a sinistra.
Per il teorema di Bernoulli visto nei concetti base si sa che quando il passaggio in cui scorre il flusso si restringe la velocità del flusso aumenta. (in caso subsonico) notiamo che tra il primo profilo e il terreno è presente un passaggio che si assottiglia leggermente.

L’aria in quel punto aumenta la velocità, e riducendo quindi la pressione rispetto a sopra dove l’andamento del profilo è piatto e non implica un aumento della velocità.

Sopra quindi si mantiene la pressione e sotto diminuisce.

Una volta superato il punto minimo notiamo che il flusso riduce nuovamente la sua velocità perché lo spazio si allarga nuovamente.

La velocità torna di nuovo alla pressione precedente. In questo modo abbiamo capito come funziona il primo profilo e come fa a generare la deportanza.

Per gli altri due la questione è maggiormente complicata essendo forniti di angolo di incidenza maggiore di zero, ma si può riassumere  brevemente cosi:

l’aria che scorre sopra i profili, per raggiungere l’estremità superiore percorre una “salita” mentre l’aria che passa da sotto i profili percorre prima un tratto in cui si assottiglia  la sezione di passaggio, e poi devono risalire una quantità maggiore in altezza nello stesso tempo.

Ciò significa che  devono essere più rapide delle corrispondenti particelle sulla parte superiore…e ciò porta minore pressione sulla parte inferiore, creando la portanza su di essi.
alettone_Frontale_2In realtà si potrebbe pensare  che il teorema di Bernoulli in questo modo non viene rispettato ma non è cosi.

immaginiamo questa situazione:
alettone_Frontale_3

Le due linee verticali segnano le sezioni di ingresso e di uscita.
Nella prima sezione si ha una certa altezza che va mano a mano a ridursi fino al punto inferiore del profilo.
La sezione ridotta comporta un aumento di velocità e quindi diminuzione di pressione.A vedere la sezione di uscita si direbbe che in realtà, essendo molto maggiore di quella di ingresso, vi sia una pressione molto maggiore di quella di ingresso data la riduzione di velocità cosi da non permettere la creazione di deportanza.

La deportanza in questo caso si crea comunque grazie al fatto che l’aria deve risalire di una certa quota per andare a ricollegarsi con quella passata da sopra, e dato che deve salire maggiormente di quota, in spazi uguali, allora assumerà una velocità maggiore creando una depressione rispetto alla parte superiore.

Cosi funziona anche per il terzo elemento dell’alettone.

Allora vediamo nell’immagine seguente come si trasforma il fluido in moto rettilineo uniforme dopo aver incontrato i profili dell’alettone anteriore, nel disegno sotto.
alettone_Frontale_4

Tra l’altro, i soffiaggi sono dei passaggi attraverso l’aria passa dalla parte superiore del profilo alla parte inferiore dato che nella parte inferiore il flusso è maggiormente sollecitato e rischia di creare vortici che non aiutano a migliorare la deportanza. Con un immissione di aria in moto lineare, che diminuisce leggermente lo sforzo si riesce a mantenere il moto lineare senza perdere carico.

Notiamo quindi che il flusso è deviato verso l’alto, come ci si aspettava.
Ora cerchiamo di capire come interagisce con la ruota.Ovviamente la ruota sta ruotando quindi non è più possibile rappresentarla, vista da una posizione laterale , come un vortice.
Il caso più semplice, e dal quale partiamo, è il caso in cui una corrente fluida rettilinea e con velocità uniforme incontra un vortice.

La figura è visibile sotto.
vortice

La corrente che va a contatto con il vortice, viene deviata dallo stesso.
Osserviamo:
punto di partenza a sinistra, notiamo che piano piano la corrente si avvicina.
Quando arriva ad incontrare la prima circonferenza, quella esterna subisce il suo flusso. Quindi continua ad avanzare verso destra ma assume anche una traslazione verso il basso
vortice3

E questo capita a tutte le linee di corrente.
Il risultato finale è il seguente:
vortice4

E dal nostro caso non cambia molto se si pensa bene, dato il fatto che anche noi abbiamo una corrente che è inclinata di qualche grado ma comunque è assimilabile ad una corrente rettilinea che investe un vortice.
Avremo quindi:
ferrari_flussi_Aerodinamicijpg

ma da sopra, la ruota continua ad essere vista come una serie di doppiette quindi vista da sopra la corrente aggira lo pneumatico nel seguente modo.

Figura seguente

schema_mozzi_forati_ferrari1

 

 

Q1= quantità d’aria che passa tra telaio e ruota 

S1= quantità dalla sorgente 

Freccia rossa Aria indirizzata all’estrattore

 

 

 

 

Da sopra il flusso che arriva dall’alettone appare come fluido rettilineo che colpisce una serie di doppiette e dividendosi a metà scavalca da entrambi i lati lo pneumatico.

Allora attorno allo pneumatico le linee di flusso sono posizionate nel modo seguente per merito della solita sovrapposizione di flussi, tra un flusso rettilineo soggetto a un vortice e lo stesso moto rettilineo soggetto ad una serie di doppiette.

vortice_pneumatico_F1

Ultimo aspetto da visualizzare e di cui capire il funzionamento ovvero il mozzo ruota.

Il mozzo ruota è forato con un foro circolare che è orientato verso l’anteriore in questo modomozzi_soffiati_ferrari_f14t

SITUAZIONE DI PARTENZA

Usiamo il metodo descrittivo che ho illustrato nella parte di concetti teorici di base.( leggi i concetti teorici di base )
Partiamo dalle situazioni che vogliamo analizzare:

Quella normale

blown wheelnut - Mozzi forati

Rappresentazione con i due diversi tipi di mozzi

Ipotizziamo:

prese aria freni: pozzi
ruota: doppiette in serie
cerchione lato esterno: sorgente

il tutto investito da corrente uniforme e costante
per correttezza dietro la ruota ho messo anche due vortici di reflusso. (effetti dissipativi di energia, inevitabili nelle situazioni reali…ma non cosi necessari alla trattazione..)

gli schemi che si ricavano sono i seguenti:
vedere pagina seguente.

schema ferrari2

 

S2= Quantità da sorgente 2

S2>>S1 Spinge di piu’ l’aria verso l’esterno

Freccia Rossa  indica molte piu’ linee verso il posteriore piu’ efficienza per il diffusore 

 

 

 

 

Sono due le principali migliorie che questa soluzione porta:

1 piu aria al diffusore

2 meno aria che urta contro la vettura vicino alla presa d’aria

Nella soluzione vecchia, era poca l’aria che entrava nel pozzo per essere poi spinta fuori dalla sorgente.

Ciò significava che il flusso della corrente uniforme incontrava meno pressione e “allargava meno” la traiettoria, sbattendo sulla pancia laterale della vettura.

Inoltre più aria passava all’interno della vettura sbattendo pure lei maggiormente.

Ora la presa maggiore assorbe più aria, riducendo il flusso nell’interno-> meno urti sula pancia dall’interno.

La stessa quantità viene sparata fuori dalla sorgente ed essendo maggiore della quantità della soluzione vecchia, crea più pressione, la traiettoria allarga maggiormente andando a chiudersi verso il posteriore-> più aria al diffusore posteriore e meno urti sulla pancia dall’esterno.

Questi sono i motivi di una maggiore efficienza aerodinamica, carico aerodinamico che aumenta e migliora, resistenza ridotta per quanto riguarda l’avanzamento.

 

AIMAR ALBERTO

DI :   AIMARALBERTO.WIX.COM/AEROSPACE-WORLD

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