Alerones Airfoils F1
Aleron F1 Airfoil GOE 462 Cp vs α
Las fuerzas aerodinámicas en un sólido en general y en un perfil alar (alerón), en particular, son:
FD = CD Pd A siendo FD, fuerza Drag de arrastre Pd, presión dinámica CD, coeficiente Drag de arrastre A, área
FL = CL Pd A siendo FL, fuerza Lift de sustentación Pd, presión dinámica CL, coeficiente Lift de sustentación A, área
Pd = ½ ρ v2 siendo ρ, densidad del aire v, velocidad relativa entre el aire y el sólido
FD = CD Pd A= CD ½ ρ v2 A
FL = CL Pd A= CL ½ ρ v2 A
CD = f (forma, ángulo de ataque, espesor/cuerda, Nº Reynolds) CD = f (forma, α, t/c, Re)
CL = f (forma, ángulo de ataque, espesor/cuerda, Nº Reynolds) CL = f (forma, α, t/c, Re)
CD y CL dependen (son función de) :
f, forma del sólido
α, ángulo de ataque
v, velocidad relativa entre el aire y el sólido
t/c espesor/cuerda del sólido
Re, Nº Reynolds
ε, rugosidad del sólido
La relación EA = CL / CD = FL / FD = Lift / Drag = Sustentación / Arrastre se llama Eficiencia Aerodinámica. Cuanto mayor sea mejor.
Re = ρ v c / μ siendo Re, Nº Reynolds ρ, densidad del aire v, velocidad relativa entre el aire y el sólido
c, cuerda t, espesor μ, viscosidad dinámica del aire
Dado que la mayoría de estos parámetros, ρ v μ no los podemos cambiar,
básicamente, solo podemos modificar:
el ángulo de ataque α y la forma del monoplaza o del alerón.
Vamos a optimizar alerones: ángulo de ataque (Pitch Angle), Tamaño, Forma,..
Utilizamos sofware CFD, y como variables Cuerda (Chord), Espesor (t).
Los coeficientes típicos son: de arrastre CD y de sustentación CL medidos en base al área en planta Axz, mientras que en mecánica (en automóviles) se suele emplear el coeficiente de arrastre CX medido en base al área frontal Ayz.
Si bien CX es distinto de CD, CX = f (Ayz) CD = f(Axz)
las relaciones de la Eficiencia Aerodinámica Ea = CL / CD = FL / FD
son independientes del área empleada para el cálculo.
Spoilers Airfoils :
We will optimize spoilers: angle of attack (Pitch Angle), Size, Shape, ..
We use CFD software and String variables (Chord), thickness (t).
Typical ratios are: CD drive and lift CL measured based on the plan area AXZ, while mechanical (for cars) usually employ the drag coefficient CX measured Ayz frontal area basis.
While CD differs CX, CX = f (Ayz) CD = f (AXZ)
relations Aerodynamic Efficiency Ea = CL / CD = FL / FD
are independent of the area used for the calculation.
Lift and Drag
Vamos a comparar dos alerones traseros DRS:
jasf1961 F1 Alerones Formas
jasf1961 F1 Alerones Formas 2
Cálculo del Angulo de Ataque Pich Angle Optimo
A1 Aleron Angulo Ataque 1
A partir de un ángulo (entorno a 10º – 20 º dependiendo del perfil aerodinámico) el alerón entra en pérdida (stall): disminuye FL mientras que FD aumenta (lo contrario de lo que queremos).
En los aviones esta pérdida de sustentación brusca hay que evitarla como sea y por eso no apuran tanto el ángulo de ataque (Pitch Angle).
Eficiencia Aerodinámica Ea Alerones Airfoils
A2 Airfoil Pich Angle Tamaño
Aunque según el análisis dimensional CL, CD, EA no deberían cambiar con la velocidad, según el análisis CFD sí cambian…
Análisis Dimensional distintos medios y distintas escalas geometricas
Cálculo de la forma Optima introducimos varias formas llamadas 3a1, 3a2, etc y hacemos el Análisis Dinámico de Fluidos Computerizado ( Computer Fluid Dynamics CFD )
A3 Aleron Forma 1
A4 Aleron Forma 2
Cálculo del Angulo de Ataque con DRS CERRADO y ABIERTO, para dos alerones distintos D G 462 y un airfoil de diseño propio:
A5 Aleron D G 462 DRS Cerrado
A6 Aleron D G 462 DRS Cerrado Abierto
Eficiencia Aerodinámica Ea Alerones Airfoils DRS
A7 Aleron D G 462 DRS Cerrado Abierto
Obtenemos valores parecidos para ambos perfiles en cuanto a Eficiencia Aerodinámica, pero distintos en cuanto a Fuerzas FL y FD ( Sustentación y Drag ).
Dependiendo del tipo de circuito (alta/baja velocidad) interesará más un perfil u otro.
Diseño Formula 1 