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
Velká cena Španělska 2025 skončila pro Maxe Verstappena zklamáním, když po incidentu s Russellem a penalizaci skončil až desátý. Po závodě odletěl soukromým tryskáčem a přistál na letišti v Praze.
Přestože McLaren slavil vítězství, průběh závodu rozhodně nebyl bezstarostný. Napětí v garáži výrazně stouplo ve chvíli, kdy začala být zřejmá Verstappenova strategie tří zastávek. V táboře papájových se v tu chvíli rozhodně nedýchalo klidně.
Mistr světa Max Verstappen se během Velké ceny Španělska dostal do sporu kvůli kolizi s Georgem Russellem, kterou nejprve bagatelizoval. Později však na sociálních sítích přiznal, že „to se nemělo stát“, což ukazuje jeho schopnost uznat chybu.
Nico Hülkenberg ze šestnáctého místa v závodě vylepšil pozici až na pátou a předjel i Lewisa Hamiltona, což podpořilo skvělé tempo Sauberu a výhoda čerstvých pneumatik po restartu. Vyzdvihl také zásluhu nedávných vylepšení vozu.
Kontakt mezi Leclercem a Verstappenem ve Velké ceně Španělska zůstal bez trestu, sportovní komisaři se rozhodli nezasahovat. Pilot Ferrari si tak udržel třetí místo.
Nico Rosberg po Velké ceně Španělska prohlásil, že Max Verstappen si za svůj manévr zasloužil černou vlajku a okamžité vyloučení ze závodu. Jeho ostrá slova vyvolala rozruch v paddocku i mezi fanoušky a znovu otevřela debatu o hranicích férového závodění.
Velká cena Španělska 2025 skončila pro Maxe Verstappena zklamáním, když po incidentu s Russellem a penalizaci skončil až desátý. Po závodě odletěl soukromým tryskáčem na letiště v Praze.
Max Verstappen čelí hrozbě zákazu startu ve formuli 1. Po kontroverzní kolizi s Georgem Russellem ve Velké ceně Španělska dostal tříbodový trest a deset sekund penalizace. Celkem už má jedenáct trestných bodů – a k automatickému zastavení mu chybí jediný.
Lewis Hamilton v Barceloně bojoval s obtížemi a dojel původně sedmý, ale díky penalizaci Verstappena se posunul na šesté místo. Trať v Katalánsku mu ale příliš nevyhovovala a bude muset najít způsob, jak zlepšit svůj výkon do příštích závodů.
Max Verstappen obdržel od FIA tři trestné body za kolizi s Georgem Russellem ve Velké ceně Španělska. Spolu s dřívější desetisekundovou penalizací tak incident zasáhl nejen jeho výsledek v závodě, ale i bilanci v superlicenci. S celkovým počtem 11 bodů je úřadující mistr světa jediný bod od automatického zákazu startu v závodě.
Tři kola před cílem Velké ceny Španělska došlo k incidentu mezi Maxem Verstappenem a Georgem Russellem, při kterém Verstappen narazil do Russella. Za tuto kolizi obdržel Verstappen desetisekundovou penalizaci, která ho posunula z páté na desátou pozici a obdržel tři trestné body.
Aston Martin přišel o Lance Strolla ve Velké ceně Španělska kvůli zhoršujícím se bolestem pravé ruky a zápěstí, které ho nakonec donutily závod vynechat. Přesto se však objevily náznaky, že skutečný důvod jeho absence může být komplikovanější, než jak tým oficiálně uvádí.
