How Design Formula One

Prototipos F1


Prototipos

Como diseñar un formula 1

Como diseñar un formula 1

A Caracteristicas F

A Caracteristicas F

Hacemos distintos modelados del F1, a nuestro juicio, variando medidas, alerones, etc, pero siempre cumpliendo con la reglamentación de la FIA y vamos viendo las variaciones de FD, FL y de sus coeficientes CD, CL y su relación

Ea = CL / CD, Eficiencia Aerodinámica, que es el parámetro más importante en este estudio.

Se muestran 3 casos : con Fondo Plano Grande, Con F P Pequeño y Con F P P + difusor.

En este modelado de CFD no se han tenido en cuenta las entradas y salidas de aire en motor, refrigeración y escapes.

La gráfica de curvas muestra la evolución de Ea en los tres casos de estudio y para cada elemento.

Todos los casos se están analizando con el DRS cerrado.

Con los resultados obtenidos en el CFD (FD, Fuerza de arrastre (Drag Force) y FL, Fuerza de Sustentación (Lift Force)) y manteniendo el resto de parámetros (potencia del motor, coeficiente de rozamiento, etc.) excepto los que cambian con el caso analizado como la longitud del monoplaza y su área frontal o planar, calculamos las prestaciones del monoplaza:

Velocidad máxima en recta, condicionada por FD

Velocidad máxima en curva, fuerzas G, condicionadas por FL

y comparamos un monoplaza con otro.

Aunque los resultados del análisis de CFD no sean exactos (que seguro que no lo son), si sirven para comparar un prototipo con otro, siempre que se analicen en las misma condiciones de simulación.

Con los resultados obtenidos se pasa al túnel del viento y por último a las pruebas en pista, que son las únicas reales.

El túnel tampoco aporta soluciones exactas, depende de lo bien que se haya diseñado y construido.

La ventaja del CFD, es que puedes simular sin construir nada. El túnel necesita el propio túnel y por lo menos maquetas a escala (si es a escala 1:1 mejor ya que el análisis dimensional tampoco es exacto).

Como los ordenadores cada día tienen mejores prestaciones, se podrán hacer mallados más precisos, mejorando los resultados. También mejorarán los modelos matemáticos encargados de resolverlos y se conseguirán resultados más precisos. Además (siendo una escudería) se pueden comparar los resultados del CFD con la realidad y modificar los resultados obtenidos mediante CFD con factores de corrección, que puede ser una simple constante (por ejemplo multiplicar los resultados del CFD por 0,8) o una variable que sea función de la velocidad y/o del área Ayz y así obtener unos resultados más acordes con la realidad.

El Siguiente prototipo F1, es igual que el F2, solo cambia la longitud: es 0,5 metros más pequeño.

Los resultados aerodinámicos son prácticamente iguales, pero el balance de masas (que aquí no se estudia) sí puede variar de un prototipo a otro. El más largo permite distribuir mejor las partes mecánicas (poner un elemento más o menos adelantado, ya que hay más espacio, según interese para el balance de masas), pero por ser más largo, hace más dificil los adelantamientos, ya que tienes que ganarle al rival 0,5 metros más…

We modeled the F1 individual, in our view, varying measures, spoilers, etc., but always complying with FIA regulations and we are seeing changes in FD, FL and its coefficients CD, CL and their relationship
Ea = CL / CD, Aerodynamic Efficiency, which is the most important parameter in this study.

Showing 3 cases: with Large Flat Bottom, With FP Small and With FPP + diffuser.

In this CFD modeling were not taken into account the entry and exit of air in engine cooling and exhaust.

The graph shows the evolution curves of Ea in the three case studies and for each element.

All cases are being analyzed with the DRS closed.

With the results of the CFD (FD drag force (Drag Force) and FL, Sustaining Force (Lift Force)) and keeping the other parameters (engine power, coefficient of friction, etc..) Except those that change with the present case as the length of the car and its frontal area or planar, we estimate the performance of the car:

Maximum speed in a straight, determined by FD

High speed cornering, G forces, conditioned by FL

and compare a car with another.

Although CFD analysis results are not accurate (which certainly are not), if used to compare a prototype to another, always to be analyzed in the same simulation conditions.
With the results passed to the wind tunnel and finally to track testing, which are the only real.
The tunnel also provides exact solutions, depends on how well it has been designed and built.

The advantage of CFD is that you can simulate without building anything. The tunnel needs the tunnel itself and at least scale models (1:1 scale if better since dimensional analysis is not accurate).

As computers every day have better performance can be made more accurate meshes, improving outcomes. Also improve the charge of solving mathematical models and get more accurate results. Besides (being a team) can compare the results of CFD with reality and modify the results obtained by CFD correction factors, which may be a simple constant (for example multiply the results of the CFD 0.8) or a variable that is a function of speed and / or area Ayz and get results more in line with reality.

The next prototype F1, F2 Like, just change the length: 0.5 meters is smaller.

Aerodynamic results are almost the same, but the mass balance (not studied here) it can vary from one prototype to another. The longest allows better distribution of mechanical parts (put most or least element, as there is more space, as interest for the mass balance), but by being longer, more difficult to overtake, as you have to beat rival 0.5 meters more …

Como diseñar un formula 1

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A Caracteristicas F1

A Caracteristicas F1

A Caracteristicas F2

A Caracteristicas F2

Como diseñar un formula 1

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Comparativa de los prototipos:

Comparativa de Alerones:

Vemos que cualquier prototipo con el DRS Abierto se comporta igual  con  los 2 tipos de alerones  traseros  en cuanto a Velocidad  máxima, pero en el paso por curva gana el Airfoil Doble GOE 462  tanto con DRS Abierto como Cerrado.

En el único apartado que gana el alerón Doble S Suave es en Velocidad máxima con el DRS Cerrado.

Comparativa de Prototipos (tienen el mismo motor y distinto diseño aerodinámico):

El F gana por poco en Velocidad máxima  y pierde por bastante en paso por curva .

El F2 gana por poco en todos los aspectos al F1 (F2 = F1  excepto que F2 es 50 cms más largo).

Comparison of the prototypes:
Comparison of spoilers:

We see that any prototype with Open DRS behaves the same with the 2 types of rear spoilers as to maximum speed, but cornering wins Double Airfoil both DRS GOE 462 Open to Closed.

The only section to win the Double S Mild spoiler is in maximum speed with DRS Closed.

Comparison of Prototypes (they have the same engine and aerodynamic design different):

The F wins narrowly in maximum speed and loses pretty in cornering.

The F2 wins narrowly in all respects to the F1 (F2 = F1 except that F2 is 50 cm longer).

Comparativa Prototipos

Comparativa Prototipos

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