Formula 1

La Formula 1 e l'organo di governo, la FIA, hanno completato una quantità senza precedenti di ricerca e sviluppo utilizzando CFD (Computational Fluid Dynamics) per far diventare realtà la loro visione per il 2021. Il passo successivo è stato confermare i dati con i test nella galleria del vento.

Quindi il mese scorso, in vista del Gran Premio di Germania, un modello dell'ultima iterazione del 2021 è stato inserito nella galleria del vento della Sauber in condizioni rigorose di segretezza, per test approfonditi. È arrivato dopo una prima corsa a gennaio, dove è stato utilizzato un modello del 60% 2018 e una seconda corsa a marzo, quando è stata testata un'iterazione della vettura 2021 con ruote da 13 pollici. Mentre i risultati generali saranno condivisi con tutti i team, il gruppo di consulenza indipendente di Sauber ha gestito la galleria del vento assicurando che il loro team di F1 (Alfa Romeo Racing) non abbia ottenuto alcun vantaggio.

Elementi come le aree sidepod e l'ala posteriore dovrebbero rimanere gli stessi nell'iterazione finale, ma si aspettano che l'ala anteriore si evolva mentre continuano a svilupparla.

"I test in galleria del vento che stiamo svolgendo sono leggermente diversi da quelli che potrebbero fare i team", afferma Pat Symonds, Chief Technical Officer di F1. “I team si concentrano esclusivamente sulle forze sull'auto, attraverso una varietà di atteggiamenti mentre muovono l'auto. Mentre siamo naturalmente interessati a ciò che sono quelle forze e in particolare al modo in cui tali forze cambiano mentre l'auto si muove, siamo ancora più interessati a ciò che sta accadendo all'aria turbolenta dietro l'auto.

"Per questo motivo, sebbene stiamo facendo gran parte del nostro sviluppo nel settore dei CFD e che il CFD stia utilizzando alcune tecniche piuttosto avanzate che non sono comunemente utilizzate dai team, vogliamo eseguire il backup delle simulazioni virtuali con una simulazione fisica. Abbiamo anche scelto di utilizzare un modello al 50% piuttosto che un modello al 60% e abbiamo scelto di eseguire quel modello piuttosto lontano nella galleria del vento, quindi questo ci ha dato l'opportunità di ispezionare al meglio la scia dell'auto. ”

Un vantaggio dell'utilizzo della galleria del vento della Sauber, che è disponibile in commercio per il noleggio, è che l'operazione svizzera ha un ottimo sistema di rastrello automatico. Nikolas Tombazis, Responsabile delle questioni tecniche della monoposto della FIA, afferma che il rastrello è costituito da "tubi di Pitot con sensibilità di imbardata, in modo che possano misurare la direzione, la pressione e la velocità del flusso e così via, principalmente i componenti di velocità e la pressione".

Aggiunge: “E in questo modo possiamo assicurarci che ciò che il CFD prevede sia corretto in quanto la maggior parte del lavoro, il 99% del lavoro, per queste configurazioni è stata fatta in CFD.

“Il punto fondamentale di tutto ciò è che stiamo cercando di ridurre le perdite che la macchina seguente dovrebbe affrontare. La semplificazione dell'aerodinamica della vettura principale aiuta anche a migliorare le prestazioni della scia perché, da un lato, la macchina anteriore non ha tanti metodi per controllarne la scia. D'altra parte, la macchina seguente, non avendo tutti questi dispositivi piccoli e molto sensibili, è meno suscettibile alla rottura. "
Tradizionalmente le auto in scala al 100% non vengono utilizzate in una galleria del vento poiché il loro uso è stato vietato alcuni anni fa a causa dell'enorme costo di produzione del modello. La maggior parte dei team ha iniziato a utilizzare i modelli al 60%, ma la F1 e la FIA hanno optato per una scala del 50%.

"Occupa meno spazio nel tunnel e quindi ci permette di guardare, in termini di lunghezze delle auto, più indietro", afferma Symonds. "Se immagini di avere un'auto full size lì dentro, potresti guardare solo un decimo di auto quando è dietro, quindi il 50% è un buon compromesso in quanto possiamo ancora ottenere un buon livello di dettaglio sul modello, ma noi hanno ancora distanza dietro. È vero che i team in questi giorni tendono ad andare oltre al 60%. La modellazione presenta vantaggi in questo, ma le moderne tecniche di produzione, in particolare la produzione additiva e roba del genere, consentono oggi di realizzare modelli del 50% molto precisi. "

Forse ti starai chiedendo perché i team di ricerca e sviluppo non hanno messo una seconda macchina dietro la macchina anteriore per testare la scia. Symonds afferma che "non è necessario".

Aggiunge: “Lo abbiamo fatto nel 2008, con gli studi sui sorpassi che abbiamo fatto poi per il 2009, e per questo, abbiamo dovuto scendere a un modello in scala di quarto che sta diventando davvero troppo piccolo. Questo è ciò che ci nega nel farlo. Anche in un grande tunnel come quello di Sauber, potresti davvero eseguire una configurazione solo con le macchine molto vicine. Quello che stiamo cercando di fare è usare il CFD come il nostro vero strumento di simulazione e questa è solo la correlazione ".

Uno dei principali obiettivi delle regole del 2021 è vedere più sorpassi. Per fare questo, c'è una spinta a trovare un modo per consentire alle auto di seguirsi più da vicino, motivo per cui ci sono state così tante ricerche per ridurre la scia.

Quindi cosa hanno rivelato mesi e mesi di test CFD e ora una serie di piste nella galleria del vento hanno rivelato? "Che fondamentalmente il CFD era corretto", afferma Tombazis. “Non ci sono state grandi sorprese. Quindi c'è una scia di interruzione del 5-10%, rispetto agli attuali livelli del 50%, anche se dipende dalla configurazione esatta che stai testando e così via. ”

Symonds è altrettanto incoraggiato, arrivando al punto di dire che i risultati sono "in realtà oltre ciò che pensavo di poter ottenere quando abbiamo iniziato il progetto". Aggiunge: "Con le configurazioni che abbiamo al momento, i risultati sono eccezionali."

Ci sono stati programmi di ricerca in vista della grande modifica della regolamentazione per il 2009 - quando Brawn e Jenson Button hanno vinto i loro campionati del mondo da favola - e il 2017 - quando le normative aerodinamiche sono state revisionate. Ma nulla è stato sofisticato e approfondito come quello attualmente in corso.

"Naturalmente, questo livello di intensità, è molto inferiore a quello che i team sono in grado di fare, in termini di pura forza di lavoro che puoi lanciare sulle cose, ma abbiamo un buon team di aerodinamici, anche se di piccola esperienza, e abbiamo l'accesso a una potenza di calcolo tremendamente superiore a quella di qualunque altro team in quanto non siamo limitati in alcun modo ", afferma Symonds.

"Attraverso le nostre connessioni Amazon Web Services (AWS), stiamo utilizzando i loro super computer e gestiscono moltissimi core di elaborazione. In CFD, dobbiamo suddividere l'ambiente in molte piccole celle e risolvere equazioni per ognuna di quelle celle. In un tipico ambiente di squadra, utilizzano 192 core per risolvere 95 milioni di celle.

"Nella nostra configurazione attuale, stiamo usando 1152 core e stiamo risolvendo fino a 550 milioni di celle. E il prossimo anno abbiamo il potenziale per spostare fino a 2300 core. Abbiamo più di un ordine di grandezza in più di potenza del computer che ci stiamo lanciando rispetto a quanto i team potrebbero usare e che ci consente di utilizzare la simulazione di due auto ".


La Formula 1 e la FIA stanno lavorando fianco a fianco nella ricerca e sviluppo per finalizzare i regolamenti del 2021 in tempo per la scadenza di ottobre, ma ciò non significa che escludano i team. In effetti, è esattamente il contrario. I team sono stati invitati ad aiutare con la raccolta di dati e il processo di sviluppo, con la FIA che consente loro di fare i test al di fuori del numero di ore assegnate per i loro progetti attuali. Coloro che hanno le risorse e le capacità per farlo lo hanno fatto. Coloro che non ricevono ancora le informazioni.

"I team sono stati molto bravi, i team che hanno avuto le risorse per farlo, hanno lavorato su una serie di progetti per noi e sono tutti pienamente informati di ciò che sta accadendo", afferma Symonds. “Abbiamo incontri ogni pochi mesi, inviamo loro la nostra geometria, poi li eseguono nei loro ambienti CFD e ci trasmettono i risultati. Sono stati coinvolti quanto vogliono essere. Alcuni non riescono a mettere le risorse. Tutti i risultati dei team vengono condivisi fino a quando non arriviamo al punto di interruzione, dove da quel momento in poi devono operare entro le regole dichiarate ".