Tanto en la competición como en la industria, la simulación CFD se ha convertido en una de las principales herramientas del desarrollo aerodinámico. Desde su aparición, se ha extendido su uso siendo imprescindible en el diseño de un monoplaza.
Las siglas CFD provienen de los términos ingleses Computational Fluid Dynamics (Dinámica de Fluidos Computacional) y su utilidad es permitir la simulación del comportamiento de cualquier fluido, aire en nuestro caso, mediante el cálculo computacional.
Comenzó a implantarse en F1 a finales de los 90 y fue ganando protagonismo poco a poco hasta considerarse fundamental hoy en día para el diseño de un monoplaza.
Esta herramienta es útil porque permite resolver las ecuaciones de Navier-Stokes que determinan el comportamiento de los fluidos, expresiones muy complejas que solo se pueden resolver en casos muy específicos y sencillos.
La simulación CFD consta de tres etapas: preproceso, cálculo y postproceso.
En el primer paso se define el sistema que se va a simular, se eligen los distintos modelos de turbulencia o energía que se van a resolver durante la simulación. El ingeniero, en esta fase, preparará la simulación para que reproduzca cómo se comportaría el aire en realidad.
Tras esto, partiendo del modelo en 3D del monoplaza, se crea un prisma que rodee el vehículo, recreando un túnel del viento virtual. A continuación se crea el mallado, dividiendo la superficie del vehículo en pequeñas celdas.
El segundo paso, el cálculo, consiste en la resolución de las ecuaciones de forma automática en cada una de las celdas.
Por último, el postproceso consiste en comprobar que la solución es fiable, analizando los distintos valores aerodinámicos. Además, se estudian imágenes 3D del flujo de aire alrededor del monoplaza o si los vórtices generados benefician al funcionamiento del coche.
Entre los softwares de CFD destacan algunos programas como ANSYS Fluent, Star-CCM+ y OpenFOAM, siendo este último un software de código abierto.
Muchas ventajas y pocos inconvenientes.
Entre las múltiples ventajas, la simulación CFD permite obtener información en todos los puntos del monoplaza, realiza análisis muy complejos, ahorra costes y permite varias simulaciones a la vez.
No obstante, estas simulaciones generan inseguridad en la precisión de los resultados, obligando a realizar posteriormente pruebas aerodinámicas en pista. Además, se debe llegar a un compromiso entre la precisión deseada y el tiempo de simulación, pues cuanta más precisión se busque, mayor será el tiempo de mallado y cálculo.
Además de utilizarse en el diseño aerodinámico, la simulación CFD se realiza también en procesos de combustión del motor, reacciones químicas o lubricación, siendo útil para todos los sistemas.
Buenas a todos! ¿Sabías que con CFD también se estudia la lubricación de las cajas de cambios? Os dejo un vídeo de la simulación y explico un poco más en el hilo! ⬇️⚙️
(con copia a @jeroitim, @AerodinamicaF1 y @TimoteoBriet que seguro que les gusta) pic.twitter.com/oyJ5AX7t2g— Arespacochaga (@nacho_ares3) June 12, 2021
Pese a esto, las ventajas superan con creces a los inconvenientes, más teniendo en cuenta la potencia de los equipos informáticos que utilizan los equipos de Fórmula 1 y alta competición en general, que permite agilizar y perfeccionar esta etapa de diseño del monoplaza.
Fuente: aerodinamicaf1.com
