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
Budoucnost Franca Colapinta v programu Alpine se před nadcházející Velkou cenou Belgie dostává do nejistoty. Talentovaný argentinský jezdec, který byl dosud považován za jednu z nadějí francouzského týmu, může čelit změnám, jež by mohly ovlivnit jeho další směřování v motorsportu.
Den po tréninku na simulátoru Red Bullu se Max Verstappen opět přesunul. Nizozemec zamířil na místo, kde se náhodou nebo ne nachází i jachta Tota Wolffa.
Fernando Alonso zpochybnil dlouho tradovaný názor ve světě F1. Podle něj se v mokrých podmínkách přeceňuje faktor, který podle něj ve výsledku nehraje tak zásadní roli, jak se obvykle tvrdí.
Ferrari čeká na vítězství od Mexika 2024, kde naposledy slavil Carlos Sainz. Lewis Hamilton i Charles Leclerc proto věří, že chystané úpravy vozu SF-25 v Belgii přinesou potřebný zlom.
Yuki Tsunoda zatím nedokázal bodovat už v pěti závodech po sobě, přesto podle Helmuta Marka tým zaznamenává určité zlepšení a postup kupředu.
Christian Horner nebude na startovním roštu v Belgii poprvé po téměř 21 letech. Po náhlém odvolání z čela Red Bullu zůstává mimo dění Formule 1 a sezona 2025 pro něj předčasně skončila.
Nelson Piquet Jr., švagr Maxe Verstappena, prozradil, že úřadující mistr světa se rozhodne o své budoucnosti už v srpnu. Jeho slova tak přilila olej do ohně spekulací o možném odchodu z Red Bullu.
Liam Lawson na Silverstonu závod nedokončil, když se stal obětí incidentu, který nemohl ovlivnit. Mladý Novozélanďan ale zůstává realistou a ví, že podobné situace k Formuli 1 patří, a v jeho současné pozici nováčka půjde často spíše o přežití než o boj o body.
Jeden z nejvýraznějších a nejdiskutovanějších aktérů historie Formule 1 se ozval ve chvíli, kdy Red Bull čelí otřesům po nečekaném odvolání Christiana Hornera. Bývalý vlastník šampionátu se rozhodl veřejně reagovat na události, které zasáhly nejen jeho dlouholetého přítele, ale i celý paddock – a naznačil, zda podle něj bylo možné Hornerův pád odvrátit.
Red Bull vstupuje do nové éry po nečekaném odvolání Christiana Hornera, který stál v čele týmu od jeho začátků ve Formuli 1. Jeho nástupcem se stal Laurent Mekies, který do nové role nastoupil už pouhých 24 hodin po oznámení změny a nyní ho čeká spousta úkolů.
Po několika těsných soubojích na trati mezi Piastrim a Norrisem se znovu otevírá otázka vnitrotýmové dynamiky v McLarenu. Vzhledem ke konkurenceschopnosti obou jezdců se podobná situace může v budoucnu opakovat.
Překvapivé odvolání Christiana Hornera z Red Bullu může souviset se změnami ve vlastnické struktuře mateřské společnosti. V zákulisí se spekuluje, že právě nové mocenské rozložení mezi rakouskou a thajskou stranou mohlo být rozhodující ranou pro dlouholetého šéfa týmu.
