CFD a jeho praktické využití v F1

Návrh aerodynamických komponentů
Stejně jako je CFD (1. díl článku - "Co je to CFD?" najdete zde) velmi efektivním nástrojem pro vizualizaci toku vzduchu kolem monopostu, používá se i přímo pro návrh aerodynamických komponentů. Například při návrhu nového předního křídla, jež je součástí specifického vylepšení aerodynamiky, CFD propočítá nespočet různých optimalizací. K tomu dochází při z velké části automatizovaném procesu, při němž jsou během velmi krátké doby analyzovány stovky různých geometrických návrhů.

Následně je vybrán ten, který nejlépe odpovídá požadovaným aerodynamickým charakteristikám. Výsledný geometrický návrh pak jde do výroby a na testy do aerodynamického tunelu, kde je potřeba ověřit jeho vlastnosti před finální výrobou pro závodní monopost.

Velké změny za krátký čas a menší peníze
Dalším výhody, které CFD nabízí, jsou patrné při velkých změnách v návrhu vozu – jako je například změna rozvoru, kterou prošel Mercedes před závodem v Monaku. Práce ve virtuálním světě CFD umožnila analyzovat velký počet různých rozvorů během pouhých několika dní. To s sebou nese obrovské úspory času i nákladů.

Obrázek: MercedesGP

K čemu aerodynamický tunel?
Když je CFD tak mocným nástrojem, proč je vůbec potřeba ještě něco zkoušet v tunelu? Větrné tunely stále tvoří důležitou část procesu vývoje vozu. Krom možnosti navrhovat v nich aerodynamiku totiž poskytují možnost, jak výsledky CFD ověřit v reálu. To zahrnuje srovnání mezi silami a tlaky, které působí na model ve větrném tunelu, s těmi, které jsou vypočítány při CFD simulacích. Cílem je zajistit, aby se výsledky CFD nelišily od reálných podmínek.

Tým Formule 1 Virgin Racing sice letos postavil vůz pouze díky CFD bez jakéhokoliv testování v aerotunelu: k tomu ho však vedly především ekonomické a časové důvody. Za povšimnutí stojí fakt, že v oficiálních výsledcích letošního šampionátu F1 figuruje zatím až na posledním místě.

Nejen pro návrh aerodynamiky
I když je CFD určeno především pro aerodynamický návrh monopostů, může být stejně dobře využito pro jakýkoliv problém týkající se proudu kapalin a vzduchu. Proto se také používá při návrhu komponent, například pro vstupy vzduchu při návrhu motorů, pro simulaci spalování paliva ve válcích a toku výfukových plynů, pro simulaci pohybu benzínu v palivové nádrži během jízdy vozu závodním okruhem či pro analýzy přenosu tepla a teplot uvnitř brzd.

Týmy Formule 1 se v honbě za tisícinami vteřiny zaměřují na pokročilé technologie, mezi něž patří i CFD. Jeho role je již dnes klíčová a s rostoucí složitostí monopostů a výpočetním výkonem bude jeho význam při návrhu vítězného monopostu dále stoupat.

Další odkazy:
1. díl: Co je to CFD?
3. díl: CFD - Přesnost, časová náročnost a věci, které nelze modelovat v aero-tunelu