S-duct, ipotesi di funzionamento.

aimar_alberto

Dopo che anche la vettura italiana ToroRosso ha scelto di inserire l’aggiornamento riguardante l’Sduct, abbiamo scelto di approfondire l’argomento perché personalmente mi sembrava strano credere che servisse solamente per rendere più stabile il flusso nella zona riguardante la superficie superiore del muso.

Dico questo per le spiegazioni che ho sentito e che ho potuto leggere nei vari luoghi di approfondimento  tecnico: data la morbidezza e la bassa pendenza di quel tratto, la bassa rugosità della superficie, e la relativamente limitata lunghezza, penso che in quel punto non vi siano elevati fenomeni turbolenti che possano limitare l’aerodinamica e accrescere la resistenza del mezzo.

Al contrario cercando di vedere più a valle gli elementi successivamente investiti noteremo che esistono gravi difficoltà nel contenere i fenomeni negativi legati all’instabilità dell’aria;sto parlando di casco, e della gobba caratteristica delle vetture di formula, sulla quale è presente la presa d’aria per il propulsore.
air_flow

Guardando le cose sotto questo nuovo punto di vista potrebbe essere che si scoprano effetti ben più importanti e vantaggiosi.

Si sa, il flusso viene preso dalla parte inferiore, più o meno all’altezza dei bracci delle sospensioni,  mentre viene rigettato sulla parte frontale, quasi al punto di altezza massima, poco prima dell’abitacolo.

Si può immaginare che proprio per il fatto che la corrente che fluisce sulla parte alta deve aggirare l’ostacolo, che dal suo canto impone un percorso più lungo alla stessa, si ottiene un aumento di velocità che presuppone una perdita di pressione del flusso.

Cosi non succede per il flusso che passa al di sotto, che addirittura vede la sezione di passaggio aumentare e quindi incrementa la sua pressione a seguito di un rallentamento (dovuto a particolari interferenze con la superficie della vettura).

Ciò significa che si può immaginare di avere minore pressione sul lato superiore e maggiore pressione in quello inferiore. Quando l’aria viene prelevata dalla parte inferiore invece percorre un condotto (a forma di S) che è formato da una sezione costante lungo tutta la sua lunghezza;in sostanza otteniamo una P costante e più alta di quella presente sul lato superiore.s_duct_aimar_Alberto

L’aerodinamica risultante penso quindi possa essere la seguente (di seguito è presente la spiegazione):
s_duct_aimar_Alberto2

s_duct_aimar_Alberto3

Proprio per il fatto che l’aria dallo sfogo esce con una pressione mediamente più elevata rispetto a quella presente in quel punto, tende ad espandere e ad allargare la sua traiettoria, sia verso l’alto (immagine laterale) sia verso i lati(vista superiore). Cosi facendo costringe anche il flusso già presente in quella zona a percorrere una traiettoria deviata (linee rosse).

Il risultato penso che possa essere una serie di linee di corrente che colpiscono l’ostacolo di casco e presa d’aria con una inclinazione che permetta un più facile aggiramento dell’ostacolo, e proprio per questo garantendo una minore resistenza aerodinamica del veicolo.

 

Un secondo vantaggio è quello di avere un contributo deportante proprio generato dal trasporto di una certa quantità di flusso da un punto iniziale ad uno finale con altezza maggiore. La forza per generare questo spostamento al flusso la imprime la macchina, attraverso l’S-duct, ma per i principi della dinamica, ne riceverà una uguale e contraria, ovvero verso il basso.

Questi due sono i principali vantaggi che secondo noi portano a scegliere un condotto cosi complesso da realizzare ed integrare in un progetto di formula1.

 

NB: chiaramente l’articolo vale sia per la RedBull che per la Toro Rosso.
Articolo dell’Ing.  Aimar Alberto SITO:
AIMARALBERTO.WIX.COM/AEROSPACE-WORLD

 

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