Trovato in: http://www.torvergata-karting.it/article/articleview/22/2/7/

Ottimizzazione delle prestazioni aerodinamiche di kart da competizione


TVK Ricerca Fluidodinamica


Concetti base di Aerodinamica
Per comprendere i risultati delle simulazioni è necessario dare qualche breve concetto di Aerodinamica. Le azioni aerodinamiche che agiscono su di un corpo immerso in un fluido in movimento, sono dovute al campo di moto che si realizza intorno ad esso. Gli effetti prodotti da tali azioni vengono comunemente sintetizzati con opportuni coefficienti aerodinamici. La definizione dei coefficienti aerodinamici nasce dal fatto che le forze agenti sul veicolo sono proporzionali, proprio tramite tali coefficienti, ad un'area di riferimento A ed alla pressione dinamica della corrente indisturbata 1/2*rho*v2, dove rho è la densità dell'aria e v è la velocità della corrente indisturbata. Scomponendo le forze lungo gli assi del nostro sistema di riferimento si ottengono le forze di resistenza, portanza e devianza, dalle quali è possibile estrapolare l'espressione dei coefficienti aerodinamici adimensionali Cx, Cy e Cz.


Definizione delle forze e dei coefficienti aerodinamici


L'area di riferimento viene solitamente presa pari all'area frontale del veicolo. Le forze aerodinamiche sono il risultato dell'integrale, eseguito sull'intera superficie del corpo, delle tensioni tangenziali (dovute alla viscosità del fluido) e delle tensioni normali (dovute alla pressione locale). L'azione delle pressione è generalmente più importante di quella dovuta alle azioni tangenziali, anche perché l'effetto della viscosità si ripercuote direttamente sulla distribuzione di pressione. Le forze più importanti, in condizioni di moto con deriva nulla e senza vento laterale, sono la resistenza e la portanza. La prima influenza quanta parte dell'energia motrice deve essere impiegata per vincere le resistenze del mezzo. Ovviamente minore è il suo valore e maggiore sarà il guadagno in velocità raggiunta dal mezzo, a parità di tutto il resto. Qualche centesimo guadagnato sul Cx si può tradurre in un sorpasso in gara, su un adeguato rettilineo. La portanza invece influenza il trasferimento di carico sulle ruote, potendo modificare l'assetto del veicolo. Senza profili alari, i veicoli sono generalmente portanti, cioè ricevono una spinta verso l'alto, a danno dell'aderenza. La presenza di opportune ali può invece aumentare considerevolmente l'aderenza e quindi le performance in accelerazione, frenata e curva. Per quanto riguarda la resistenza, questa può essere concettualmente scomposta in tre componenti: resistenza di attrito, resistenza indotta e resistenza di forma. La prima è quella direttamente imputabile alle forze viscose, la seconda è quella indotta dalla portanza e la terza è quella non imputabile alle prime due ed è dovuta ad effetti di scia. La resistenza indotta e quella di forma sono entrambe dovute solo agli effetti di pressione. La componente più importante di resistenza è dovuta a quella di forma: qualsiasi dettaglio del veicolo che facilita il distacco delle scie è fortemente dannoso in termini di resistenza. Tuttavia è molto difficile modificare le forme tramite considerazioni generali, perché anche una piccola modifica può cambiare l'intero campo di moto intorno al veicolo. Pertanto generalmente si procede realizzando piccole modifiche e testandole una per volta in galleria del vento, ed oggi anche in galleria virtuale. I moderni strumenti di simulazione non devono essere visti come sostitutivi alle prove in galleria, ma sicuramente come potenti strumenti di aiuto alla comprensione dei problemi aerodinamici. Infatti essi possono essere impiegati non solo con scopo previsionale, ma anche come strumenti di analisi, potendo visualizzare i risultati in tre dimensioni, operazione molto difficile da realizzare sperimentalmente. Inoltre, tramite questi strumenti, è possibile indagare con un grande livello di dettaglio ed indagare in zone di difficile accesso, che inevitabilmente verrebbero disturbate dai sensori utilizzati in galleria del vento.

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Animazione delle linee di flusso nel piano x
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Animazione delle linee di flusso nel piano y
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Animazione delle linee di flusso nel piano z
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Animazione delle linee di flusso dei due kart accodati



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