Jak se v F1 využívá CFD: Řešení jediné konfigurace superpočítačům zabere 18 hodin

Petr Hlawiczka, 29. března 2012, 17:25 Google+

Pat Symonds poodhaluje tajemství počítačové dynamiky tekutin (CFD). O co se jedná, jak týmy počítačové simulace využívají a jaké mají omezení?

Počet komentářů:  7 komentářů (Poslední 31.03. 13:27) Napište svůj názor
CFD

CFD | foto: BMW Motorsport

Sdílejte článek

CFD - co to znamená a co vlastně dělá?
Je to zkratka pro počítačovou dynamiku tekutin (Computational Fluid Dynamics). Všechny systémy se v přírodě řídí určitými zákony fyziky: pokud mohou být matematicky vyjádřeny či modelovány, pak mohou být řešeny řídící rovnice a dokážeme předpovídat chování. Ve Formuli 1 CFD řeší rovnice pro to, aby určil průtokový režim vzduchu proudícího kolem vozu.

Takže se opravdu jedná pouze o matematiku?
Ano. Abyste mohli být přesní, musíte precizně určit průtok. To se děje pomocí vytvoření virtuální sítě kolem vozu a řešení rovnic pro každý bod v síti. Pro studium vozu plné velikosti se kolem virtuálního modelu v síti nachází přibližně 300 milionů bodů a každý musí být počítán opakovaně, dokud se nepřiblíží řešení.

Jinými slovy, kalkulace probíhají znovu a znovu, přičemž výsledky každého výpočtu vymezují počátek pro příští výpočet, dokud se výsledek nezmění. Když k tomu dojde, říká se, že řešení konvergovalo. To si může vyžádat 1000 - 1200 opakování (iterací).

Je k tomu zapotřebí superpočítače?
Určitě. Výkon superpočítačů se měří v teraflopech - to znamená, jak rychle může počítač provádět matematické operace. Počítač o výkonu jednoho teraflopu zvládne 1 000 000 000 000 (bilion) výpočtů za sekundu.


Vizualizace výpočtů CFD (zdroj: BMW Sauber F1)

Týmy F1 mají stroje, které začínají na 20 teraflopech. Marussia má jeden z nejlepších, jenž se řadí mezi 300 nejvýkonnějších počítačů na světě.

Jak dlouho se již CFD používá?
Týmy začaly využívat CFD v devadesátých letech, ale tehdy byla zcela odlišná doba. Kód, který využívaly, byl mnohem jednodušší, protože počítače neměly ten výkon. Používaly se pro optimalizaci zadních křídel a další relativně jednoduché úlohy.

Jak je CFD využíváno v F1 nyní?
Většinou se využívá pro vylepšování aerodynamiky, ale může být aplikováno na jakoukoliv formu proudění tekutiny. Týmy techniky CFD využívají pro studium proudění vody skrz chladiče a průtoku oleje převodovkou, aby zajistily, že všechny oblasti budou správně mazány.


Hlavním účelem CFD je v F1 vylepšení proudění kolem různých částí vozu (zdroj: Renault F1)

CFD využívají i pro zkoumání efektu pohybu paliva v nádrži. Výrobci motorů také využívají CFD pro studium způsobu, jakým motor saje a jak je směs paliva rozmísťována ve válci, aby mohli optimalizovat efektivitu spalování.

V jaké fázi se CFD používá?
Týmy pracují různě. Většina používá aerodynamické tunely pro konečné posouzení aerodynamického vývoj, ale CFD jim pomáhá k většímu pochopení. Při testování v tunelu vám může nějaký díl poskytnout vyšší přítlak, ale není zřejmé proč. CFD vizuálně znázorňuje, co se děje. Nejlepším přístupem je kombinace CFD a experimentů.

Jaké jsou výhody a omezení při využívání CFD?
CFD je levnější než testování v aerodynamickém tunelu. Omezením jsou přesnost (byť se zlepšuje) a čas, který je potřebný pro výpočty. Řešení jedné konfigurace zabere na velmi silném počítači kolem 18 hodin. Pro zmapování každého nastavení světlé výšky je třeba dalších 18 hodin, zatímco v aerodynamickém tunelu všechny světlé výšky a vztahy plně naskenujete během 15 min.


Přestože týmy využívají pro CFD simulace superpočítače, které zvládají několik bilionů výpočtů za sekundu, řešení jedné konfigurace jim zabere kolem 18 hodin (foto: Mercedes GP)


Více o CFD se můžete dozvědět v našem předchozím technickém seriálu:
1. díl: Co je to CFD?
2. díl: CFD a jeho praktické využití v F1
3. díl: CFD - Přesnost, časová náročnost a věci, které nelze modelovat v aero-tunelu

Vytisknout

Diskuze: Jak se v F1 využívá CFD: Řešení jediné konfigurace superpočítačům zabere 18 hodin

Přidejte svůj názor

Počet komentářů: 7, poslední 31.03.2012 13:27 Vložte komentář

Zobrazeno posledních 7 komentářů. Vstupte do diskuze Vložte komentář

Související články

Doporučujeme

Další články

Aktuálně

Model monopostu F1 v aerodynamickém tunelu Mercedesu

Proč se Mercedes nemůže dostat do formy? Wolff přiznává vážné problémy s korelací

Carlos Sainz v Austrálii

Šéf Red Bullu potvrzuje, že uvažují o Sainzovi jako o náhradě za Péreze

Pro pilota není nikdy příjemné, když se místo závodu jenom dívá - to platí i pro Logana Sargeanta

Proč Williams neměl v Melbourne rezervní vůz? Zpověď šéfa stáje

Lando Norris s McLarenem MCL38

"Na stříbrného Leclerca jsme měli, blížíme se Ferrari i Red Bullu," těší Norrise

Sargeant závod vůbec nejel a Albon neskrýval rozčarování

PROHLÁŠENÍ po závodě v Austrálii: Ferrari na vrcholu blaha, ostatní doufají ve zlepšení

Fernando Alonso sice o body nepřišel, ale pohoršil si v pořadí

Alonso vyfasoval trest za podíl na Russellově nehodě, pořadí se mění + VIDEO

George Russell skončil závod na první pohled děsivou havárií

GP AUSTRÁLIE: Spanilá jízda Ferrari s dramatickou havárií v závěru

Start závodu v Austrálii

GRAFIA: Startovní rošt v Melbourne po penalizaci Péreze - těží z toho oba McLareny

Sergio Pérez a Christian Horner museli zkousnout Mexičanovu penalizaci

PROHLÁŠENÍ po kvalifikaci: Verstappen skromný, Ferrari odhodlané

Hamilton prozatím tápe a v Melbourne mu brány Q3 zůstaly zavřené

KVALIFIKACE: Verstappen ve finále zabral, Leclerc zkazil poslední pokus, Pérez potrestán

Průběžné pořadí šampionátu:

1. VERSTAPPEN, 2. LECLERC, 3. ... Celé pořadí

dní | hod | min | sek

reklama

Doporučujeme

McLaren

Vývojem oleje za vyšší aerodynamickou výkonností

Čtěte dále

Nejčtenější články

  1. Alonso vyfasoval trest za podíl na Russellově nehodě, pořadí se mění + VIDEO

  2. GP AUSTRÁLIE: Spanilá jízda Ferrari s dramatickou havárií v závěru

  3. PROHLÁŠENÍ po závodě v Austrálii: Ferrari na vrcholu blaha, ostatní doufají ve zlepšení

  4. KVALIFIKACE: Verstappen ve finále zabral, Leclerc zkazil poslední pokus, Pérez potrestán

  5. PROHLÁŠENÍ po kvalifikaci: Verstappen skromný, Ferrari odhodlané

  6. V pátek byli v Austrálii nejrychlejší Norris a Leclerc

Fotogalerie

reklama

Zprávy odjinud