V súčasnej dobe sú obmedzené testy vo veterných tuneloch, preto stúpa význam počítačových simulácií. Čo znamená skratka CFD a aké využitie nachádza vo svete F1?
CFD je skratka anglického výrazu Computational Fluid Dynamics. Ide o počítačovú simuláciu využívajúcu špecializovaný softvér, ktorý umožňuje konštruktérom simulovať a analyzovať aerodynamické vlastnosti jednotlivých dielov ešte pred tým, než sú vyrobené.
Pri technických pravidlách, ktoré v súčasnosti platia, je aerodynamika kľúčovou oblasťou. Aerodynamicky vývoj bol tradične záležitosťou veterných tunelov, avšak vďaka neustálemu nárastu výpočtových kapacít sa CFD veľmi rýchlo stalo základným nástrojom všetkých tímov.
Pre správne modelovanie fyzikálnych dejov spojených s prúdením tekutín sa vychádza z troch základných princípov:
- vzťah pôsobenia vonkajších síl na prúdenie
- zachovanie energie pri prúdení
- zachovanie hmotnosti
Na základe fyzikálneho a matematického modelu je teda možné detailne riešiť prúdenie vzduchu
okolo monopostov.
Východiskovým bodom CFD simulácie je CAD model
monopostu, ktorý je následne rozložený na veľa drobných trojuholníkov, ktoré zaberajú len pár štvorcových milimetrov. Dochádza tým k vytvoreniu sieťového (mesh) modelu povrchu auta.
Keď už je geometria vozidla rozbitá na milióny drobných prvkov, podobným procesom prejde vzduch obklopujúci monopost, čím vznikne objemový "mesh" model.
Model, ktorý vznikne, sa potom nahrá do superpočítača, kde ho sofistikovaný program prevedie na tzv. Navier-Stokesove rovnice, teda na systém parciálnych diferenciálnych rovníc, ktoré potom prepočíta prúdenie vzduchu okolo monopostu s neuveriteľnou presnosťou. Na účely ďalšej počítačovej tak vznikne až miliarda číselných údajov.
Konštruktéri z tohto CFD riešenia dokážu získať obrovské množstvo informácií. Od základných vecí ako sú aerodynamické sily pôsobiace na vozidlo (vztlak, prítlak, odpor, vyváženie síl) až po úžasné vizuálne stvárnenie, z ktorého spoznajú presné vlastností vzduchu prúdiaceho okolo rôznych častí monopostu.
Táto schopnosť vizualizácie prietoku je veľmi užitočným nástrojom, konštruktérom pomáha porozumieť aerodynamike auta tak, ako by iba vďaka aerodynamickému tunela neboli schopní. To všetko im pomáha zvyšovať aerodynamickú efektivitu vozidla a získavať cenné desatinky v čase na kolo.
Model, ktorý vznikne, sa potom nahrá do superpočítača, kde ho sofistikovaný program prevedie na tzv. Navier-Stokesove rovnice, teda na systém parciálnych diferenciálnych rovníc, ktoré potom prepočíta prúdenie vzduchu okolo monopostu s neuveriteľnou presnosťou. Na účely ďalšej počítačovej tak vznikne až miliarda číselných údajov.
Konštruktéri z tohto CFD riešenia dokážu získať obrovské množstvo informácií. Od základných vecí ako sú aerodynamické sily pôsobiace na vozidlo (vztlak, prítlak, odpor, vyváženie síl) až po úžasné vizuálne stvárnenie, z ktorého spoznajú presné vlastností vzduchu prúdiaceho okolo rôznych častí monopostu.
Táto schopnosť vizualizácie prietoku je veľmi užitočným nástrojom, konštruktérom pomáha porozumieť aerodynamike auta tak, ako by iba vďaka aerodynamickému tunela neboli schopní. To všetko im pomáha zvyšovať aerodynamickú efektivitu vozidla a získavať cenné desatinky v čase na kolo.
