Anglickou zkratku CFD často používáme ve svých technických článcích či při zmínkách o aerodynamickém vývoji. V současné době, kdy jsou omezeny testy ve větrných tunelech, stoupá význam počítačových simulací. Co znamená ona zkratka a jaké má využití ve světě Formule 1?
CFD je zkratka anglického výrazu Computational Fluid Dynamics, což bychom mohli do češtiny s jistým nádechem krkolomnosti přeložit jako "počítačová dynamika tekutin." Jedná se o počítačovou simulaci s využitím specializovaného softwaru, který umožňuje konstruktérům simulovat a analyzovat aerodynamické vlastnosti jednotlivých dílů ještě před tím, než jsou vyrobeny. Zjednodušeně si CFD můžete představit jako "aerodynamický tunel v počítači."
Formule 1 se vyznačuje neúnavnou honbou za výkonností. Při technických pravidlech, jež jsou v současnosti v platnosti, je aerodynamika klíčovou oblastí pro zisk cenných desetinek v časech na kolo. Aerodynamicky vývoj byl tradičně záležitostí větrných tunelů, díky neustálému nárustu výpočetních kapacit se CFD velmi rychle stalo základním nástrojem všech týmů. Do letošního šampionátu zasáhl dokonce v historii vůbec poprvé tým (Virgin Racing), který svůj monopost vyvíjí díky CFD výlučně na počítačích, bez využití aero-tunelu.
Pro korektní modelování fyzikálních dějů spojených s prouděním tekutin se vychází ze tří základních principů: ze zachování hmotnosti, ze vztahu působení vnějších sil na proudění a ze zachování energie při proudění. Takže na základě fyzikálního a matematického modelu je možné detailně řešit proudění vzduchu kolem různě složitých tvarů formulí.
Obrázky koláže: Mercedes GP
Výchozím bodem CFD simulace je CAD model monopostu (1), který je následně rozložen na spoustu drobných trojúhelníků, které zabírají pouze pár čtverečních milimetrů. Dochází tím k vytvoření síťového (mesh) modelu povrchu auta (2). Jakmile je geometrie vozu rozbita na miliony drobných prvků, podobným procesem projde vzduch obklopující monopost, čímž vznikne objemový "mesh" model.
Výsledný model se pak nahraje do super-počítače (3), kde jej sofistikovaný program (CFD řešitel) převede na systém parciálních diferenciálních rovnic, na tzv. Navierovy-Stokesovy rovnice (4), které poté propočítá proudění vzduchu kolem monopostu s neuvěřitelnou přesností. Pro účely další interpretace pomocí počítačů (5) tím vznikne až miliarda číselných údajů.
Z tohoto CFD řešení dokážou konstruktéři získat obrovské množství informací. Zahrnují základní věci jako jsou aerodynamické síly působící na vůz (vztlak, přítlak, odpor, vyvážení sil), ale také úžasné vizuální ztvárnění, z něhož poznají přesné vlastností vzduchu proudícího kolem různých části monopostu.
Právě schopnost vizualizace průtoku je obzvlášť silným nástrojem, protože konstruktérům pomáhá porozumět aerodynamice auta tak, jak by toho pouze díky aerodynamickému tunelu nebyli schopni. Pečlivě na počítačích studují vrstevnicové mapy povrchového tlaku, sledují proudnice vzduchu a analyzují mapy rychlostí jeho průtoku kolem monopostu, díky čemuž mohou zvyšovat aerodynamickou efektivitu vozu.
Zdroj: BMW Sauber F1
Výhody CFDPočítačová dynamika tekutin má v porovnání s případným experimentálním měřením v aerodynamických tunelech několik výhod:
1) Významně redukuje čas potřebný pro výzkum a vývoj - v minulém článku jsem se například zmiňoval o tom, že Renault k devátému závodu přivezl již osmou odlišnou verzi předního křídla (mj. jeho údajně již 42. iteraci). To by bylo ještě před pár lety absolutně nemyslitelné. Týmy nové díly představily 2 x - 3 x za sezónu - nyní vozí nové díly na každý závod, svůj vůz přizpůsobují "na zakázku" každému okruhu.
2) Nahrazuje finančně nejnáročnější nebo z různých důvodů nerealizovatelná testování skutečného modelu - testy během sezóny jsou zakázány, hodiny v aerodynamických tunelech drasticky omezeny. Týmy díky CFD přesto mohou vyvíjen nové díly (popř. celé vozy).
3) Spotřebuje méně energie, než které je potřeba pro provoz aerodynamický tunelů - byť spotřeba super-počítačů o několika tisících procesorech je vysoká, je přesto mnohem nižší než spotřeba tunelů při provozu a z jejich stoupající efektivitou stále klesá a přispívá k "zelenější" F1.
Další odkazy:2. díl: CFD a jeho praktické využití v F13. díl: CFD - Přesnost, časová náročnost a věci, které nelze modelovat v aero-tunelu
Pierre Gasly naznačuje, že pro tým Alpine se blíží rok plný očekávání a možných překvapení. Po několika náročných sezonách, kdy výsledky často zaostávaly za ambicemi, je francouzský jezdec přesvědčen, že nadcházející období může přinést zásadní obrat.
Max Verstappen sice v éře ground-effectu jasně dominoval a vyhrál 51 z 92 závodů, to ale podle Johnnyho Herberta není zárukou budoucí převahy. S nástupem nové technické éry se podle něj může rozložení sil ve Formuli 1 výrazně změnit.
Sergio Pérez po prvních kolech s monopostem Cadillacu pro rok 2026 v Silverstonu naznačil, že nová kapitola jeho kariéry ho výrazně nabíjí.
Ferrari oznámilo, že od sezony 2026 bude mít Lewis Hamilton nového závodního inženýra, protože Riccardo Adami tuto roli opouští.
Sergio Pérez poprvé usedl v pátek na okruhu Silverstone za volant vůbec prvního monopostu Formule 1 značky Cadillac. Krátký shakedown sice sloužil jen k prověření základních funkcí vozu, přesto šlo o symbolický moment, který jasně signalizuje odhodlaný vstup americké automobilky do světa F1.
Racing Bulls představili nové zbarvení monopostu VCARB03 pro sezónu 2026 při velkolepém launch eventu v Detroitu. Vůz kombinuje bílou karoserii s modrými akcenty a premiéru doprovodilo představení nového jezdce Arvida Lindblada.
Max Verstappen a jeho nový týmový kolega Isack Hadjar vyjádřili nadšení nad novým lakováním Red Bullu. Ocenili kombinaci tradičních barev s moderním designem.
Red Bull Racing oficiálně představil první lakování monopostu své nové éry s Fordem. S blížící se sezónou Formule 1 2026 tak tým symbolicky otevřel další kapitolu své historie.
Red Bull zatím neoznámil, zda japonský pilot Yuki Tsunoda prodlouží spolupráci s dlouholetým partnerem Hondou před sezonou 2026. Podle zdrojů se situace kolem jeho kontraktu stále řeší a finální rozhodnutí může mít dopad na jeho budoucnost v týmu.
McLaren oznámil, že si roli rezervního jezdce Formule 1 rozdělí šampion Formule 2 a přední jezdec IndyCar. Tým tím potvrzuje důraz na kombinaci mladého talentu a mezinárodních zkušeností napříč šampionáty.
Bývalý komentátor Sky F1 Johnny Herbert se ohlédl za jedním z nejnapjatějších okamžiků své kariéry s Fernandem Alonsem. Přiznal, že živé vysílání dokáže přinést situace, které jsou nepředvídatelné a často velmi intenzivní.
Bývalý pilot F1 Daniel Ricciardo znovu posílil své vazby s automobilovým světem těsně před zajímavou událostí ve čtvrtek. I po ukončení závodní kariéry zůstává Ricciardo aktivní a nadále přitahuje pozornost fanoušků motorsportu.