L’AERODINAMICA DELLA FORMULA 1: Come capire l’andamento delle pressioni attorno ad una F1

Nelle seguenti righe, voglio concedermi un po’ di spazio per parlarvi di un suggerimento molto interessante e lo voglio fare per il seguente motivo: poter semplificare la vita a chi volesse capire meglio l’aerodinamica delle formula 1.

È chiaro che leggere e interpretare tutte le forme che compongono le superfici aerodinamiche delle vetture è un compito arduo e per l’appunto, oggi giorno tutto computerizzato. Non esiste una persona che svolga i calcoli al posto di un buon software computazionale e per due semplici ragioni: tempo e qualità dell’analisi.

Una persona non potrà mai essere efficacie quanto un programma di cfd (computational fluid dynamics) né tanto veloce, ma esistono dei trucchetti che ci aiutano a capire come lavorano le superfici che compongono le auto di F1. (Attenzione: la regola che sto per introdurre, vale per tutti i mezzi di trasporto)

Cominciamo allora a capire meglio ciò che voglio spiegare; incomincio da una frase che il mio professore di aerodinamica mi disse durante gli anni di università. Parlando di andamento di pressioni attorno ad un profilo, ebbi bisogno di chiedergli chiarimenti e ottenni la seguente risposta:

“L’auto tende ad uscire dalla strada quando è in curva, non in rettilineo”

Mi spiego meglio:

Proviamo a pensare ad una molecola di aria come ad una vettura. Questa può essere in curva, o su un tratto rettilineo.

È subito visibile una netta differenza: quando la molecola percorre il tratto curvilineo subisce una forza di inerzia, ovvero la forza centrifuga. Ecco perché l’analogia con l’automobile in curva: anche l’auto subisce, come la molecola, una forza centrifuga durante il moto curvilineo.

Il passo successivo che serve comprendere, per riuscire a leggere l’andamento delle pressioni attorno alle auto, è il seguente: capire come mai la molecola affronti un tratto curvilineo. Di fatto non avrebbe motivi di seguire traiettorie curve, a meno che non ci sia un ostacolo da aggirare e nel caso specifico, si sta chiaramente parlando di una macchina da F1 che attraversa l’aria durante il suo movimento.

Per quanto estremamente semplificato, il grafico precedente vuole esaltare il fatto che la corrente deve curvare per adattarsi solo nel momento in cui vi è un ostacolo da aggirare.

Quanto appena detto ci aiuta nell’intento di capire il motivo per il quale una traiettoria dovrebbe curvare proprio perché conoscendo le forme di una vettura di formula 1, possiamo dedurre la forma degli ostacoli che la molecola incontra. I due tipi di barriere sono i seguenti:

La molecola può, in genere, tendere a premersi contro una superficie che funge da “rampa” (situazione di sinistra nello schema precedente) oppure tendere a staccarsi quando la superficie in questione si “allontana”. (Situazione di destra) Ci tengo a ribadire che il motivo per cui non si stacca completamente è dovuto all’intervento dell’effetto Coanda.

(LINK ALLA SPIEGAZIONE DELL’EFFETTO COANDA).

Arriviamo in questo modo alla principale conseguenza di questo discorso: tutto dipende dal tipo di curvatura che assume l’ostacolo: se la curvatura della superficie è positiva, ovvero tale da creare una “rampa”, la molecola viene premuta; viceversa, se la curvatura è negativa, ovvero se tende ad allontanare la superficie dalla traiettoria della molecola, quest’ultima tende a staccarsi.

Ciò permette di capire come variano le pressioni su qualsiasi superficie appartenente ad una vettura di F1. Infatti, il logico effetto derivante da una molecola che preme su una superficie è l’incremento di pressione. Il logico effetto di una molecola che tende a staccarsi dalla superficie è l’abbassamento di pressione.

Prendiamo una serie di esempi per capire come applicare queste regole a livello pratico.

Consideriamo le pance laterali di una formula 1:

Conoscendo la forma del profilo delle carenatura (evidenziata in nero) possiamo subito capire dove la pressione sarà maggiore e dove invece si ridurrà.

Un’altra possibile applicazione di questo concetto è visibile sul lato superiore del musetto frontale.

Anche in questo caso, la rampa iniziale genera un incremento della pressione, per altro benefica per la deportanza delle vetture (visto che spinge sopra il musetto e verso il basso), mentre si verifica un drastico calo di pressione una volta raggiunta la sommità, la quale presenta una curvatura negativa.

In definitiva, se si osservano le forme e se si distingue tra curvatura positiva e curvatura negativa (come descritte in precedenza) può diventare semplice per chiunque capire quale andamento assume la pressione del flusso sulle superfici di una vettura di F1.

In questo modo, sarà possibile capire quale componente genera deportanza e in quale punto invece si perde la spinta verso il basso. Applicatelo a qualsiasi componente, cercando di capire innanzi tutto i tratti con curvatura positiva e in seguito il loro passaggio verso una curvatura negativa. Cosi, non potrete sbagliare.

Giunti quindi al termine del discorso, vi invito a continuare a seguirci per moltissimi altri aggiornamenti tecnici riguardo alle vetture a ruote scoperte più celebri del mondo. Continuate a scrivere per ogni dubbio o parere! A presto!

 

Da Alberto Aimar.