aimar_alberto
Sebbene sappiate quanto non mi piaccia fare previsioni, voglio oggi introdurre l’argomento della riduzione di resistenza.

Vista la prima frase, però, prima mi devo spiegare: il motivo per cui non mi sbilancio molto nelle mie ipotesi, al contrario di molti colleghi anche in ambito internazionale, è portato dal fatto che in realtà ogni tecnico, sulle basi consolidate e universali della fisica e dell’aerodinamica, si muove un po’ secondo ragionamenti propri e quindi le soluzioni trovate sono sempre molto differenti da persona a persona.

Detto questo, riporto la discussione introdotta da esponenti della scuderia  Force India  f1 nel 2014, quando annunciarono che Ferrari e Mercedes erano le favorite per il 2015, dato che conoscevano già i comportamenti di un muso basso e senza sporgenze.

Dissero proprio in tale occasione che si sarebbero perse grandi doti delle vettura in quanto a resistenza aerodinamica, e si sarebbe dovuto cercare uno stratagemma per poter migliorare questo aspetto.

Cerchiamo quindi di capire come potrebbe essere fatto, e lo faremo parlandone a lungo, senza concludere con un solo articolo dato che le zone di lavoro possono essere molte.

In questa sezione parleremo di carenature posteriori.

carrozzeria_mclaren

È ben visibile come la gestione dei flussi nella parte posteriore della vettura sia un nodo cruciale da risolvere per poter accrescere l’efficienza della stessa e poter elevare le prestazioni.

Su questo principio possiamo prendere l’esempio del primo grande sviluppo portato da Allison nel 2014 a Montreal, dove si potevano osservare carenatura molto più allungate verso il posteriore e con dei gradienti di pressione assai minori, cosi da poter gestire il flusso con minori sforzi, che tradotti significano minore resistenza aerodinamica. ( leggi vecchio articolo )

carrozzeria_ferrari

Vecchia soluzione

carrozzeria_ferrari2

Carrozzeria allungata

Voglio quindi concentrarmi su quest’ultimo termine tecnico che in aerodinamica svolge una grande importanza, ovvero il gradiente di pressione.
Era stato già introdotto nella prima parte di questa serie di articolo quando si spiegava come la corrente seguiva le forme dell’oggetto.
Si sappia che quando la corrente indisturbata incontra un ostacolo, deforma la sua traiettoria non a caso, bensì seguendo direzioni ben precise, che dipendono da due aspetti: l’angolo di inclinazione della superficie rispetto all’aria, e il lato dal quale è inclinata.
inclinazione_superfice

Questi due fattori vengono espressi da un unico elemento chiamato versore normale alla superficie. Questo oggetto rappresenta una freccia che è perpendicolare alla superficie e esce da essa.

Ogni piccolo punto della scocca di una vettura, come di qualsiasi altro mezzo che si muove in aria, ha il suo versore normale locale che esprime la direzione in cui viene modificata la traiettoria della corrente, in tale punto.

Si deve sapere che quando la superficie è inclinata in modo da generare una rampa per il flusso che la incontra, e in modo da creare un ostacolo (si veda l’esempio della figura precedente), la corrente deve frenare proprio perché questo versore normale indica il lato da cui deriva la forza che l’oggetto genera sull’aria.

Rallentando e “sbattendo sulla parete sottostante” genera un aumento di pressione.

Tale esempio è visibile nella immagine precedente: la superficie genera un versore che ha una direzione contrastante con la corrente che lo incontra.

Questo genera quello che si chiama gradiente di pressione e che viene indicato con dP/dx. Questa scrittura indica la variazione di pressione del flusso attorno al profilo allo scorrere dello spazio x. Come detto questo gradiente di pressione deriva proprio dalle forme dell’oggetto e dai versori locali che il flusso incontra.

Viene da se che il caso opposto è quello in cui il versore ottiene un verso favorevole rispetto allo scorrere dell’aria.in questa situazione il gradiente di pressione è negativo, ovvero la pressione diminuisce, proprio in accordo con il fatto che l’aria deve accelerare perché oltre a mantenere una velocità nella direzione del flusso, ne deve acquistare una parte verticale per poter seguire il profilo.

Se potesse aiutarvi a capire, un giorno quando a causa di un dubbio simile chiesi al mio professore di gasdinamica, lui mi rispose che “è proprio quando una auto è in curva che tende a scappare all’esterno”; ovvero: proprio quando si ha una corrente che tende ad allontanarsi dalla superficie, che deve agire una forza (in questo caso una DEPRESSIONE!) che la mantenga attaccata.

inclinazione_superfice2

In questo modo per aggirare il corpo, il flusso trova un versore che contribuisce alla sua accelerazione per un completo avvolgimento dello stesso, perciò possiamo dire che accelera.

Qua arriviamo al punto: se avessimo una scocca che descriva in modo molto simile l’immagine appena vista, la corrente tende ad allontanarsi e si genera una depressione che la mantiene vincolata alla superficie. Per questo stesso principio, dato che è la superficie a “generare” questa depressione, è lei stessa a pagarne le conseguenze e ad essere attratta verso l’alto!
La corrente viene spinta in basso, l’auto verso l’alto.Capirete quanto è negativo questo aspetto..

Mclaren_bodywork

Mclaren_bodyworkt_torp

Immagine dall’alto

 

Di seguito è presente l’immagine dal lato

Mclaren_bodywork3

In conclusione, riportandoci ai ragionamenti in ottica 2015, questi vantaggi appena spiegati, ovvero la riduzione di portanza verso l’alto e la riduzione della resistenza, potrebbero spingere qualche squadra ad usare lo stratagemma che la Mclaren ha seguito nell’anno passato…attenzione: ho detto “potrebbero spingere”, non spingeranno di sicuro..

Un esempio di rastrema mento molto più accentuato e che non segue i principi descritti fino ad ora è il seguente:
toro_rosso_body_work

Articolo dell’Ing.  Aimar Alberto
AIMARALBERTO.WIX.COM/AEROSPACE-WORLD

 

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