Se qualcuno mi chiedesse qual è l’aspetto più entusiasmante delle vetture di formula 1, credo che metterei al primo posto la loro capacità di mostrare sempre spunti tecnici da analizzare.

Non è possibile rimanere senza idee e senza spunti: ogni centimetro quadrato di ogni componente aerodinamico propone interessantissime caratteristiche che sono in attesa di essere raccontate. Proprio quest’oggi, tocca al diffusore.

È vero, in passato abbiamo già parlato di lui, ma non essendo un componente semplice e rappresentando una delle principali fonti di deportanza, congiuntamente al fondo piatto, è utile fornire qualche informazione aggiuntiva.

L’obiettivo è la comprensione della sezione terminale dell’elemento e, in particolar modo, la descrizione delle bandelle deviatrici laterali poste sulla zona terminale dello stesso.

Ovviamente, come spesso accade durante i nostri appuntamenti di tecnica della Formula 1, è prima necessario trattare un po’ di teoria dell’aerodinamica. Essendo utile per comprendere il seguito del discorso, introduciamo nuovamente la teoria del tubo di Venturi. Non la ripeterò per intero visto che esiste un articolo dedicato; mi limiterò ad enunciare gli aspetti salienti, inserendo un link all’approfondimento per i più curiosi.  LINK

Come concetto è molto semplice: lo studioso Giovanni Battista Venturi capì sin dall’inizio che tra la pressione e la velocità di un fluido esisteva un certo legame. Con lo svolgersi degli studi, tentando di misurare le caratteristiche di corrente al variare della rapidità di scorrimento, si accorse che tanto maggiore era la velocità di una corrente fluida, tanto ridotta era la sua pressione.

Ciò imponeva una correlazione inversa tra le due grandezze e per dimostrarlo una volte per tutte creò uno strumento che avrebbe posto in risalto tale effetto: il tubo di Venturi.

Il condotto presentava (e presenta ancora oggi) due caratteristiche salienti:

un ingresso con una sezione molto ampia in posizione “A” (figura precedente), seguito da un restringimento del passaggio, indicato con la lettera “B”.

Le molecole in ingresso, in grande quantità, si comprimono nel momento in cui, imboccato il condotto, trovano la strettoia. Essendo molte e dovendo passare tutte, con il restringersi dello spazio a disposizione devono per forza compattarsi. Per questo motivo, nella sezione iniziale “A” sale la pressione interna al fluido.

Le molecole già in B, capaci di sentire tale aumento di pressione spingere dalla parte frontale di condotto, subiscono a loro volta la forza in arrivo dal lato dell’ingresso, che le preme verso la gola del condotto; Come qualsiasi oggetto spinto, le stesse riescono ad inserirsi nel punto più stretto di condotto, accelerando ed allontanandosi molto l’una dall’altra.

Per semplificare il concetto,  è possibile relazionare quanto detto a situazioni reali più facili da immaginare. Del resto, l’effetto che la pressione in ingresso esercita sul flusso nella gola è simile alla spinta che con il piede viene trasmessa ad un pallone. L’oggetto si allontana rapidamente dal calciatore e cosi le molecole di gas dentro il condotto, l’una dalle altre. Particelle distanti determinano una minore densità e, conseguente, una pressione ridotta. Ecco perché nella figura che segue, in prossimità della strettoia, le frecce sono poche e colorate di azzurro.

Il principio vale anche se considerata la sezione di uscita del condotto “C” (figura precedente): maggiore sarà lo spazio da riempire a causa del nuovo aumento di sezione verso la fine del condotto, maggiore dovrà essere l’apporto di aria che arriva dalla strettoia. Se il nuovo allargamento di sezione fosse molto elevato, tanto minore sarà l’area di passaggio della strettoia, tanto più rapidamente scorreranno le molecole che l’attraversano per riempire gli spazi vuoti in C.

Come ci si aspetterebbe, vista la relazione inversa tra pressione e velocità dimostrata dal fisico Venturi, alte velocità di scorrimento implicano bassa pressione. Nel punto più stretto del tubo, la pressione scende tanto più quanto più sono estese le sezioni di uscita e di ingresso.

Terminando l’introduzione teorica e cercando di sovrapporre quanto capito al caso delle bandelle laterali sul diffusore, Bisogna adesso chiedersi come potrebbe applicarsi il concetto appreso all’elemento in studio?

È molto semplice: il diffusore è l’allargamento finale di un condotto ben specifico. Cerca di espandere la sezione di uscita del fondo piatto per attirare quante più molecole possibili verso il retro treno, aumentandone la velocità sotto la vettura, esattamente come descritto in precedenza.

Per quanto possa essere efficace, esiste un unico punto debole per l’elemento in questione: l’altezza limitata che può assumere sia per gli spazi fisici, che non consentono forme più estreme di quelle visibili in figura, sia per i regolamenti, che impongono misure massime ben precise.

Come stratagemma per sfruttare il diffusore senza eccedere in altezza, entrano in gioco loro: le bandelle laterali, che deviano il flusso verso le ruote posteriori, ovvero, sui lati. Richiamo la foto di seguito.

Osservando la macchina da un punto di vista superiore, si nota di come i tecnici siano capaci di sfruttare le alette deviatrici laterali per concedere al tubo di venturi “virtuale” una ulteriore espansione senza eccedere in altezza.

In questo modo, l’aria in uscita allarga moltissimo la traiettoria e le molecole sotto il fondo piatto sono ancora più attratte verso l’esterno. Tale attrazione ne aumenta la velocità e quindi la depressione. Tutto questo, in conclusione, accresce la deportanza.

Ecco perché adoro le auto di Formula 1. Non c’è nulla di lasciato al caso. Mai.

Non smetterò di cercare particolari e minuzie che, anche se di dimensioni ridotte, trasformano le monoposto di formula 1 nei bolidi che conosciamo.

Non mi resta che salutarvi e invitarvi a seguirci per i prossimi spunti tecnici in arrivo!

A presto!

Dall’ing. Alberto Aimar.