RIFLESSIONI TEORICHE SULL’AERODINAMICA. UNA BREVE INTRODUZIONE INIZIALE

Ho sempre desiderato distaccarmi in parte dal mondo delle corse per poter fare riflessioni generiche sullaerodinamica generale.

Questo perché credo, in fondo, che possa aiutare tutti quanti a capire meglio il comportamento di un flusso. Non è sempre necessario un esempio reale applicativo per spiegare come funziona un flusso o quali sono le regole delle correnti daria attorno ad un veicolo. A volte, serve ragionare sul suo comportamento cercando anche di andare un po’ fuori dal seminato. In tal senso incomincerò quando avrò modo, perché gli appuntamenti durante lanno di campionato sono tanti e tali che non sempre potremo staccarci cosi tanto dal mondo delle corse, alcune descrizioni più astratte di come si muove e vive un flusso.

 COME IMMAGINARE UNA CORRENTE FLUIDA

La prima cosa da sapere, intanto, è che un flusso è una entità viva, composta da molte parti, tutte in comunicazione luna con laltra.

È questo il punto dal quale voglio cominciare a parlare delle correnti fluide.

Immaginiamolo proprio come in genere si descrive a livello teorico: un insieme di tante linee di corrente ognuna affiancata alle altre, come un ordinato e lineare fascio di frecce.

Tale è la descrizione perché tale dovrebbe essere ogni flusso indisturbato. Proprio perché indisturbato, ogni freccia è una linea retta dritta che non si interseca mai e poi mai con le altre. Qualsiasi curva o variazione di percorso è dovuta ad interazioni con lambiente esterno e quindi al momento non interessa. Se non agisse disturbo alcuno, come mai potrebbe curvare la direzione di una corrente fluida?

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 In tal senso, è corretto anche considerarlo come un assieme di più parti. Ogni freccia rappresenta una linea su cui scorrono molecole gassose, le quali non dovrebbero mai incontrare quelle che si trovano su linee lontane, le quali costituiscono di fatto unaltra parte dello stesso flusso.

Tutto questo, come detto, senza disturbi.

Allora serve capire come si potrebbe disturbare un flusso, per capire questo come si potrebbe comportare in una situazione aerodinamica più reale. Perché siamo daccordo che la situazione di flusso completamente indisturbato è un qualcosa di particolarmente utopico

 PERTURBAZIONI A CUI E’ SOGGETTA UNA CORRENTE AERODINAMICA

Ci sono vari modi, vediamone alcuni:

  • Immissione di calore, per esempio; Quello che fa il sole con il vento, che viene scaldato nella sua porzione più vicina alle superfici che il sole stesso irradia.
  • Attrito sulla parete di un oggetto.
  • Distorsione per aggirare un oggetto.

 E come reagisce un flusso a queste sollecitazioni?

REAZIONI SULLA CORRENTE AERODINAMICA

 Per esempio, quando scaldato o raffreddato tramite una superficie con temperatura differente, aumenta o diminuisce la sua densità. Il volume che occupa cambia, Se si scalda espandendosi, le linee di corrente viste prima devono allargarsi andando ad intaccare quelle più vicine. Questo potrebbe anche causare instabilità e zone vorticose, se la perturbazione si protrae nel tempo e nello spazio sufficientemente.

 Lattrito sulla parete di un oggetto, come per esempio il parabrezza di qualsiasi macchina oggi giorno in circolazione, oppure la superficie di unala di aereo, è un altro fenomeno particolarmente poco conosciuto e molto sottovalutato. Sapevate che ad oggi, almeno il 30/40 % della resistenza complessiva di un aereo deriva dallattrito con laria?

Il semplice sfregare su una parete, che a sua volta è composta da un certa rugosità microscopica, rovina completamente il flusso rendendolo instabile e vorticoso?

Le linee di corrente più vicine alla superficie rugosa rallentano per via dei molti ostacoli microscopici che incontrano lungo il loro cammino. Queste molecole, rallentando, creano una sorta di ingorgo per tutte le particelle di aria che sopraggiungono in un secondo momento e con una velocità ancora elevata. Queste devono superare lostacolo cambiando la loro direzione. In questo modo, il disturbo propaga nel flusso fino a linee di corrente anche molto lontane dalla superficie incriminata.

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 UN ULTIMO CASO

Come terzo esempio abbiamo riportato il fenomeno per il quale un flusso devia il suo percorso per aggirare un oggetto. E come potrebbe altrimenti fare?

Le linee di corrente che incontrano realmente il veicolo o il corpo fisico in questione vi urtano contro. Poi, spinte da tutte le molecole che arrivano in seguito ad alta velocità sullo stesso punto, devono trovare una via per defluire e per superare lostacolo costituito dal corpo stesso. Se questo non avvenisse, si vedrebbe un accumulo sempre maggiore di molecole frontalmente alloggetto e spazio vuoto sul suo lato posteriore. Fisicamente sarebbe impossibile.

È cosi che le linee di corrente adattano il loro percorso copiando esattamente il profilo dellelemento che sta attraversando il flusso, fino a che non sopraggiunga instabilità o vorticosità, ovviamente. In tal caso si perderebbe lordine e non si potrebbe più parlare di linee di corrente.

Ogni linea di corrente, quindi, devia. Deviando, prende il posto che sarebbe spettato alla linea fluida sua vicina, che deve deviare anchessa.

Ecco quindi che il disturbo propaga nello spazio fino alle linee di corrente più lontane dal veicolo.

 CONCLUSIONE DI QUESTO RAGIONAMENTO DI AERODINAMICA

Ed è proprio qua che volevo arrivare per concludere la nostra prima puntata di ragionamenti astratti aerodinamici: la propagazione del disturbo.

Effettivamente, cosa è che salta allocchio dai tre esempi di aerodinamica precedenti? Cosa c’è di comune tra i vari casi esposti?

 Indipendentemente dal tipo di disturbo che influisce sul flusso, questo riesce a propagare. La propagazione del segnale influisce su tantissimi fenomeni attorno ad un auto da corsa ed è per questo che dobbiamo capire esattamente come funziona e quali regole rispetta. Dedicheremo un capitolo intero a questo particolare aspetto dellaria.

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A questo punto, non mi resta che invitarvi a leggere il prossimo capitolo di ragionamenti aerodinamici che, seppur abbastanza dissociati dalle corse, aiuteranno certamente a capire come funziona una macchina da competizione.

 A presto, dalling. Alberto Aimar.

 

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