How Design Formula One

Diseño de un Formula 1


Diseño de un Formula 1 , Cómo diseñar un Fórmula 1,

How Design a Formula One

Como Diseñar un Formula 1

Como Diseñar un Formula 1

 Para diseñar un Fórmula 1, seguiremos los siguientes pasos:

     * Diseño Geométrico,  está regulado por las normas de la FIA, lo generamos con un programa de CAD.

Principales parámetros:

hm,    altura del Centro de Masas respecto al suelo

hp,     altura del Centro de Presiones respecto al suelo

Tr,      Track  (distancia entre centros de ruedas del mismo eje medidos al centro de las ruedas)

Wb,    Wheelbase  (distancia entre ejes)

Wb = Wmr + Wmf          siendo          Wmr y Wmf    las distancias horizontales del Centro de Masas a los ejes de las ruedas trasero (Rear, r) y delantero (Front, f)

Wb = Wpr + Wpf          siendo          Wpr y Wpf    las distancias horizontales del Centro de Presiones a los ejes de las ruedas trasero (Rear, r) y delantero (Front, f)

     * Cálculo del Motor   y resto de componentes mecánicos, también regulado por la FIApara obtener la potencia, consumo de combustible, y resto de parámetros. Lo realizamos con una hoja de datos tipo Excel, para automatizarlo y que recalcule todas las variables en función de los datos de entrada.

Principales parámetros:

η,      rendimiento del motor

Ẇ,     potencia del motor

Con,     Consumo del motor

     * Cálculo Aerodinámico, con el diseño geométrico del CAD hacemos el mallado de la geometría del monoplaza y realizamos la simulación en un programa de CFD (Computational Fluids Dynamics), introduciendo en las Condiciones de Contorno (Boundary Conditions) algunos parámetros obtenidos en el diseño del motor, como el consumo de aire en la toma de aspiración del motor y escapes y el consumo de aire de los refrigeradores de los pontones.

Principales parámetros:

FL,     Lift Force (Downforce) o Fuerza de sustentación

FD,     Drag Force o Fuerza de arrastre

Cp,     Centro de presiones

hp,     altura del Centro de Presiones respecto al suelo

Wb = Wpr + Wpf          siendo          Wpr y Wpf    las distancias horizontales del Centro de Presiones a los ejes de las ruedas trasero (Rear, r) y delantero (Front, f)

     * Neumáticos: Adherencia, Gripla fuerza del motor se transmite a través de las ruedas traseras. Las frenadas, aceleraciones y paso por curva dependen del límite de la adherencia de neumáticos y asfalto. La aerodinámica con sus fuerzas y la termodinámica  con sus energías contribuyen a la efectividad del Grip. El coeficiente de rozamiento determina el agarre, parámetro fundamental, ya que las fuerzas que actúan sobre el monoplaza se transmiten al suelo a través de los neumáticos.

Principales parámetros:

μroz,      Coeficiente de rozamiento, adherencia o Grip

     * Dinámica, para plantear todas las fuerzas que intervienen en cada instante y sus consecuencias.

Principales parámetros: todos los  parámetros anteriores más las fuerzas:

mg,     peso total (varía con la masa de combustible, que es función del consumo de combustible)

FL,     Lift Force (Downforce) o Fuerza de sustentación

FD,     Drag Force o Fuerza de arrastre

Fcen,     Fuerza centrífuga

Fmotrue,     Fuerza del motor que las ruedas ejercen contra el suelo

Ffre,     Fuerza de los frenos que las ruedas ejercen contra el suelo

N,     Fuerzas Normales que el suelo ejerce contra las ruedas (reacción)

Froz,     Fuerzas de rozamiento que el suelo ejerce contra las ruedas (reacción)

 

  • Potencia, consumos de combustible y aire, y otras variables dependen del rendimiento del motor    Rendimiento del motor
  • Velocidades:
    •  en recta, depende fundamentalmente de la potencia del motor y de la fuerza de arrastre (Drag Force).  FD = f (CD)
    •  en curva, los parámetros fundamentales son la fuerza de sustentación (Lift Force), que debe ser negativa para que empuje hacia abajo al monoplaza y es conocida como Down Force   FL= f (CL) y y el Coeficiente de rozamiento entre neumático y asfalto μroz = f (N)     jasf1961@wordpress.com

           

To design a Formula 1 car, follow the following steps:

Geometric Design, is regulated by the rules of the FIA, which generate a CAD program.

Calculation Engine and other mechanical components, also regulated by the FIA, to obtain power, fuel consumption and other parameters. To operate a data sheet such as Excel, to automate and to recalculate all variables depending on the input data.

Aerodynamic Calculation with CAD geometric design make the meshing of the geometry of the car and perform the simulation in a CFD program (Computer Fluids Dynamics), introduced in the Boundary Conditions (Boundary Conditions) some parameters obtained in engine design such as air intake in the engine intake manifold and exhaust and intake air coolers pontoons.

Tires: grip, grip, engine power is transmitted through the rear wheels. The braking, acceleration and cornering limit dependent adhesion of tires and asphalt. The aerodynamic forces and thermodynamics with energies contribute to the effectiveness of the Grip. The coefficient of friction determines the grip critical parameter, since the forces acting on the car are transmitted to ground through the tires.

Dynamics, to raise all the forces involved in every moment and its consequences.

This is an iterative process: calculate the performance data of the car. We geometric modifications on the car to improve it and recalculate:

– Power, fuel consumption and air, and other variables are dependent on the engine performance.

– Speeds:

– In straight, depends crucially on the power of the engine and the drag force (Drag Force).

– In turn, the key parameters are the lift force (Lift Force), which must be negative to push down to the car and is known as Down Force and the coefficient of friction between tire and asphalt. 

F1 Isosurface Pressure
F1 Isosurface Pressure


F1 WheelBase
F1 WheelBase

Isosurfaces Pressure

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