Túnel de Viento Virtual para Fórmula 1: ¿cómo funciona?
Entorno virtual de prueba creado con la ayuda de simulación computacional es utilizado en proyectos de nuevos vehículos
Los equipos de Fórmula 1 apuestan a los cambios aerodinámicos de los vehículos para hacerlos cada vez más veloces, logrando mejoras cruciales en el tiempo de cada vuelta. Para analizar la eficiencia de estas mejoras, los ingenieros simulan y evalúan las propiedades aerodinámicas de un componente o conjunto en túnel de viento virtual a través de softwares de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD).
Las pruebas son realizadas antes de que los artículos sean fabricados, reduciendo gastos en prototipos y tiempo de desarrollo del proyecto. Para realizar las pruebas en el túnel de viento virtual, es necesario crear prototipos virtuales del automóvil y del ambiente de prueba. Luego, en la fase de pre-procesamiento, son preparadas las geometrías, determinadas las condiciones del ambiente y es creada la malla del conjunto, en el cual el objeto a ser probado toma forma. En la etapa de procesamiento, el software realiza los cálculos y genera los resultados que serán analizados en la etapa depost-procesamiento, donde se determinan el éxito del experimento o la necesidad de realizar cambios en la estructura del vehículo.
Vehículo ensayado en un túnel de viento virtual
A partir de la simulación CFD los ingenieros tienen acceso a una serie de datos, como las fuerzas aerodinámicas (arrastre, equilibrio y altura) y el flujo de aire que actúan sobre el vehículo. Además existe la posibilidad de visualizar el comportamiento del aire sobre la estructura lo cual permite a los ingenieros comprender la aerodinámica del vehículo en una forma más detallada que con las pruebas en el túnel de viento. Otros datos importantes obtenidos con la simulación computacional son los mapas de contorno de presión en la superficie y mapas de velocidad alrededor del vehículo.
Tanto las pruebas realizadas en el túnel de viento virtual para Fórmula 1, como así también la simulación en general, aportan directamente al desarrollo de un nuevo componente para el vehículo con el objetivo de mejorar su aerodinámica. Por ejemplo, al proyectar un nuevo alerón delantero, pueden ser realizadas incontables simulaciones con el software de CFD, generando diferentes posibles geometrías analizándolas en poco tiempo. El nuevo componente sólo será fabricado y probado en túnel de viento real después de las pruebas virtuales, generando un artículo con errores mínimos. El análisis CFD también es útil cuando se realizan cambios en el vehículo, tales como reformas en la estructura o la distancia entre ejes.
La simulación permite que las pruebas sean realizadas en pocos días, garantizando la viabilidad de la reforma con gran economía de tiempo y de costo. La Dinámica de Fluidos Computacional puede ser utilizada para resolver otros problemas involucrando corrientes de fluidos, analizando la absorción de aire por el motor, la combustión en el cilindro, el flujo de gases de escape, el calor en los frenos y el movimiento del combustible en el tanque en relación al movimiento del Auto.
Vea el video (en inglés) de como Red Bull Racing Fórmula 1 utiliza el software de CFD:
Túnel de viento
A pesar de que la simulación computacional está cada vez más avanzada y suministrando datos precisos en relación a los obtenidos en pruebas reales, aún es necesario realizar pruebas físicas. La evaluación aerodinámica del vehículo en un túnel de viento real aún es aplicada como forma de validar los resultados obtenidos con el software, lo que permite una comparación entre las fuerzas y presiones que actúan sobre el vehículo en ambos ensayos. Esto es importante para garantizar que el análisis CFD es consistente con respecto a los resultados obtenidos en el “mundo real”.
Fuente:
Site Autoracing
