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Corso di Laurea e Dipartimento di Ingegneria Meccanica

 
 

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Il Cx del go kart: le prestazioni.


TVK Ricerca Fluidodinamica


L'argomento Cx è stato già affrontato in un articolo pubblicato su questo sito (Il Cx del Go-Kart). Alla luce dei risultati ottenuti precedentemente si studiano due applicazioni pratiche. Prima di tutto ci si propone di studiare come la velocità massima sia influenzata dai parametri di progetto del veicolo. In secondo luogo si vuole valutare l'effetto del drag totale (prodotto fra Cx e sezione retta) sul tempo giro.


Il go kart in pista e il modello CFD


La velocità massima

Lo studio sperimentale presentato nell'articolo precedente si inserisce in un progetto di record di velocità per go-kart. Conoscendo in maniera quantitativa i parametri di perdita di un go-kart è possibile studiare come delle variazioni sul progetto del veicolo possano influenzare la velocità massima.
La velocità massima del veicolo dipende dalla potenza massima e dalle perdite (definite nell'articolo già citato) secondo la seguente formula:


Ovvero alla massima velocità c’è equilibrio fra la potenza disponibile (prodotto fra il rendimento della trasmissione e la potenza massima del propulsore) e la potenza dissipata dalle forze resistenti schematizzate nei due contributi di perdita per rotolamento e perdita aerodinamica.
Affinché il veicolo riesca a raggiungere tale velocità il rapporto di trasmissione deve essere tale da far coincidere il regime di potenza massima con la velocità massima desiderata:


Nella formula compare il raggio di rotolamento della ruota il numero di giri di massima potenza e la velocità massima.
Variando i parametri di progetto si ottengono le variazioni di velocità massima riportate nella seguente tabella:

Risultati dell'analisi di sensibilità: variazione della velocità massima.

Come si può vedere dalla tabella per ottenere variazioni consistenti della velocità massima è importante agire sulla resistenza aerodinamica riducendo il Cx o l’area trasversale, e sulla potenza massima aumentandola. Il primo effetto può essere ottenuto carenando il mezzo al fine di ridurre il Cx e cambiando la posizione del pilota al fine di ridurre la sezione trasversale. L’aumento di potenza può essere ottenuto penalizzando l’erogazione e accordando il sistema di scarico per ottenere una curva di coppia con un picco più alto e stretto.
Modificando il kart originale in modo da ridurre il Cx a 0.2 e aumentando la potenza di 4 hp si ottiene un consistente aumento della velocità massima:


Il diagramma di equilibrio delle potenze è riportato nella figura seguente:

Equilibrio fra potenza erogata dal motore e potenza resistente al variare della velocità del go-kart.


Il Cx e la pista

Lo studio presentato dimostra che il Cx di un go-kart può essere stimato sperimentalmente mediante prove di decelerazione libera (Cx=0.899) e numericamente mediante analisi CFD (Cx=0.78).
Risulta a questo punto naturale chiedersi quanto un intervento atto a migliorare il Cx possa influenzare le prestazioni del go-kart in pista. Per dare una risposta di tipo quantitativo si è utilizzato il simulatore di giro di pista del software KP Studio (http://www.tvk-project.com/).
Prima di tutto si è definito un set-up ottimale per il veicolo utilizzando dei valori standard per la penetrazione aerodinamica (Cx=0.8 Area=0.6 mq). Il set-up scelto risulta ottimo per minimizzare il tempo giro sul circuito di Parma. Sono state quindi definite due soluzioni estreme: un pilota alto con un coefficiente di penetrazione peggiore (Cx=0.9 Area=0.65 mq), un pilota basso con condizioni di penetrazione aerodinamica ottimizzate (Cx=0.7 Area=0.55 mq).
I tempi giro previsti dal simulatore sono: 48.2 per la soluzione base, 48.0 per la soluzione a basso Drag, 48.5 per la soluzione ad alto Drag. E’ interessante osservare la non linearità della variazione della resistenza sulle prestazioni globali del veicolo.


Confronto delle tre soluzioni a diverso drag mediante il simulatore KP Studio.





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