TECHF1 – XRAY: GLI SCARICHI SOFFIATI, IERI E OGGI.

Per completare il discorso dell’effetto Coanda, che abbiamo visto agire attorno a tutta la vettura, descriviamo nella breve trattazione che segue la sua applicazione più “nota”: gli scarichi soffiati.

Ci tengo comunque a ribadire, prima di procedere con la spiegazione, che il fenomeno fisico in analisi è presente su molteplici aree di un’automobile  (da Formula 1 e non) e non solo in prossimità degli scarichi. Ricordiamolo ogni volta che si presenterà una superficie curva ed una corrente di aria in movimento.

Per cominciare ricordiamo gli aspetti caratteristici dell’effetto Coanda ovvero la capacità di un fluido in movimento di aderire ad un superficie vicina e che presenti una curvatura. Questo avviene per via di fenomeni di attrito tra flusso e superficie stessa e grazie a variazioni di pressione che premono la porzione di molecole di aria in movimento verso la parete. Vediamo come tutto ciò si possa applicare agli scarichi soffiati.

(Ricordo che è presente una descrizione teorica più approfondita del fenomeno e inserisco un LINK per poterla rileggere nel dettaglio)

Innanzi tutto cerchiamo i due componenti che permettono tutto questo trovandoli nel terminale del condotto dei gas di scarico e nell’estrattore (anche chiamato diffusore).

Il primo elemento è fondamentale perché deve poter orientare il flusso dei gas combusti esattamente in prossimità dell’estrattore, il secondo vede la sua importanza legata alla sua forma, ovvero, proprio quella di una superficie curva.

Negli anni, fino a quando è stato possibile, le squadre hanno evoluto sempre più il sistema e se dapprima si potevano osservare condotti di scarico semplicemente orientati verso il basso (elemento 1 dello schema che segue), in un secondo momento venivano letteralmente inglobati nel fondo piatto (elemento 2 dello schema).

Nonostante la differenza tra le due configurazioni, esiste un punto in comune e, proprio per questo, ho inserito nello schema la rappresentazione del tubo di Venturi virtuale (virtuale per dire che non è una vera e propria superficie presente sulle auto, ma la traiettoria dei flussi attorno alla vettura, in base a come agiscono i componenti aerodinamici dell’auto stessa)

L’ho inserito per aiutare a comprendere meglio come, anche i gas soffiati, aiutino a generare deportanza grazie alla riduzione della pressione di un gas in movimento  proprio per via dell’effetto Venturi

In fondo, già negli scorsi articoli è stato possibile accostare le due teorie (Venturi e Coanda), riguardanti i due fenomeni fisici in analisi, per poter dimostrare che l’una è di aiuto all’altra. La forma della traiettoria che i due tipi di flusso compiono è descrivibile come una strettoia e come tale si comporta:

Ricordiamo a tal proposito quanto avevamo descritto a riguardo, ovvero, che quando un flusso incontra un restringimento della traiettoria, è costretto ad accelerare per poter transitare per intero. Sappiamo anche oramai che accelerando, è costretto a ridurre la sua pressione.

Di conseguenza. nuovamente ritroviamo una minore pressione sotto la macchina e un risucchio verso il terreno. Si crea così la deportanza. Per forza di cose, dimostriamo per la seconda volta che effetto Coanda e principio del tubo di Venturi convergono: se la depressione è causata da un flusso che aumenta la velocità attorno ad una superficie, l’adesione a questa superficie è causata dagli effetti di attrito dell’effetto Coanda.

(Per chi fosse nuovo e volesse capire l’argomento teorico del tubo di Venturi inserisco il LINK  all’articolo.)

Fino ad ‘ora tutto funziona, però non ci può ancora bastare. Come secondo step della nostra analisi cerchiamo di arrivare a comprendere i vantaggi derivanti dagli scarichi soffiati. Perché sotto l’estrattore si vogliono usare i gas di scarico invece dell’aria? Perché togliere spazio al flusso che sta arrivando dal fondo piatto intrecciando i tubi di scarico complicandone le forme, per portare i gas combusti nei pressi del diffusore?

Ci deve essere un guadagno, altrimenti sarebbe una complicanza ingiustificata.

I motivi sono principalmente due:

• Innanzitutto, Pensando alle basse velocità di percorrenza di molte curve strette del campionato, si dedurrebbe che il flusso in arrivo dal fondo piatto non sia poi così veloce. In questi casi, è difficile mantenere un effetto deportante adeguato. Dai condotti di scarichi invece può sopraggiungere un buon apporto di correnti ad alta velocità. Viene quindi in parte recuperata la deportanza.

• In secondo luogo, è facile immaginare ai gas dal motore come composti da particelle più pesanti rispetto all’aria. Nel momento in cui, grazie all’effetto Coanda, devono curvare per rimanere aderenti alle superfici dell’estrattore, sprigionano una inerzia maggiore e tendono maggiormente ad allontanarsi dalle stesse. Per il principio di azione/reazione, il diffusore risente della maggiore inerzia e della maggiore tendenza al distaccamento generando livelli di deportanza maggiore (essendo maggiore la depressione che si genera tra questo e il flusso).

Spiegati i principali elementi che servono a comporre il quadro degli scarichi soffiati diciamo anche che oggi giorno, purtroppo, il sistema in analisi non può più essere apprezzato nella sua piena forma. I regolamenti ferrei riguardanti la posizione e l’orientazione degli scarichi non permettono alcun tipo di iniziativa fuori controllo. Certamente, però, una certa percentuale dei vantaggi che negli anni passati potevano essere ricavati da questo genere di stratagemma è rimasta.

Accostando il più possibile il condotto dei gas combusti vicino all’alettone posteriore e introducendo la giusta inclinazione dello stesso, è possibile mandare una parte dei gas in una direzione tale da renderla sfruttabile.

Non sarà mai evidenziabile un guadagno elevato come negli anni in cui non vi erano regolamentazioni, ma qualcosa è rimasto e i principi fisici che si verificano sono gli stessi prima descritti.

Sulla foto della Renault F1 2018, chiudo la spiegazione. Vi ringrazio per l’interesse che continuate a dimostrare.Seguiteci per nuovi ed interessanti articoli! Continuate a scrivere per ogni commento o dubbio!

Da Alberto Aimar.