CFD - Přesnost, časová náročnost a věci, které nelze modelovat v aero-tunelu

McLaren
McLaren, foto: McLaren
Petr Hlawiczka 20. října 2010 12:00
Sdílej:

CFD - 3. ČÁST; V minulých dvou dílech jsme si vysvětlili, co je CFD, jaké má využití v F1 a jaké poskytuje výhody. Dnes se podíváme na to, jak je časově náročné a jakou úlohu sehrál přesunu výfuků k podlaze - jak to po vzoru Red Bullu letos učinily všechny top týmy.

CFD nebo aerodynamický tunel - co se používá nejdříve?Obvykle se nejprve začíná s CFD. Týmy zkoušejí nové myšlenky, koncepty a směry v CFD. Když vypadají dobře, jdou s nimi do aero-tunelu. Tam přicházejí s větším pochopením toho, co tyto komponenty dělají, takže z nich můžou získat co největší užitek.

Jak přesné je CFD?Co se týče přesnosti CFD, má stále samozřejmě svá omezení. Občas se stává, že se něco zdá v CFD velmi slibné, při testech v tunelu už to ale tak dobře potom nevypadá. CFD není tak přesné jako aero-tunel, protože týmy při výpočtech pracuje s určitými předpoklady, jak proudí vzduch kolem vozu, jeho matematickým napodobením, které navíc musí umožnit řešit CFD modely v rozumném čase. U předních křídel je třeba například rychle projít stovky různých iterací, což může být i  při výkonu dnešních super-počítačů velmi náročné.

CFD tedy poskytuje týmům mnohem více informací než aero-tunel. Ve virtuálním světě umožňuje vizualizaci proudění vzduchu kolem monopostu, což v aero-tunelu vidět nelze. Na druhou stranu není tak přesné (fyzikální zákony v reálu), proto se používají oba nástroje,  které se vzájemně velmi dobře doplňují.

Vizualizace výsledků aneb jak umožňuje CFD vidět proudění vzduchu (zdroj: Renault F1)

Jediný Virgin používá kvůli nižšímu rozpočtu pouze CFD, což se odráží na jejich výkonech (pomalejší už je pouze HRT, to ale vůz během sezóny vůbec nevyvíjí). Šéfka aerodynamiky Lotusu Marianne Hinsonová mi v rozhovoru minulý týden potvrdila, že ještě rozhodně nenastal čas pro navrhování vozu pouze pomocí CFD.

Jak dlouho trvá CFD simulace?Ukážeme si to na příkladu předního křídla, které má největší vliv na proudění vzduchu kolem vozu a týmy mu proto věnují velkou pozornost. Aerodynamik v CFD nejprve navrhne nový tvar křídla, což je práce v CADu na půl dne. Na druhém počítači pak vytvoří z tohoto návrhu síťový model (mesh - viz první díl článku o CFD), což zabere druhou polovinu dne. Tento model se pak nahraje do super-počítače (cluster), kde běží simulace celého auta dalších 16 hodin. Týmy se tedy snaží získat výsledek během 24 hodin.

Výhody CFD v praxi - přesun výfuků k podlazeCharakteristickým aerodynamickým rysem letošní sezóny Formule 1 jsou kromě F-kanálu, s nímž přišel na začátku McLaren, výfuky umístěné těsně nad podlahou. Letos se s nimi jako první objevil Red Bull, ostatní týmy jeho řešení kopírovaly. Horké plyny vycházející z výfukového potrubí totiž pomáhají znatelně zvýšit přítlak, který generuje difuzor.

Výfuky Red Bullu RB6 u podlahy, které letos konkurence kopírovala

Protože jsou však spaliny velmi horké (až 1 000 °C), není to možné v aero-tunelu přesně modelovat. CFD je pro tento účel dokonalým nástrojem, protože umožňuje simulovat jakoukoliv teplotu, je proto reálnější. Týmy díky němu v tomto případě mohou předem určit, o kolik se zvýší přítlak, a zjistit, které části monopostu budou vystaveny vysokým teplotám, a tak je vyrobit z  teplotně-odolnějšího karbonu či titanu.

Podobně se CFD využívá i pro vývoj brzdových systémů. Zhruba 80% práce v CFD doplňují testy v aero-tunelu, u dalších 20% si týmy musí vystačit pouze s CFD.

 

Předchozí články:1. díl: Co je to CFD?2. díl: CFD a jeho praktické využití v F1

Témata:
CFD
Stalo se
Novinky
Max Verstappen

VÍME PRVNÍ: Max Verstappen přistál v Praze: Co ho po neúspěchu ve Španělsku přivádí do Česka?

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.

Novinky
Max Verstappen v Barceloně

Žijeme jen jednou, říká "zuřivý" Max Verstappen. Hrozí mu zákaz, penalizace ho srazila až na desáté místo

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.

Novinky
Lewis Hamilton v Barceloně

Temný den pro Lewise Hamiltona: Nejhorší závod, jaký jsem zažil

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.

Novinky
Max Verstappen v Monaku

Max Verstappen a další trest od FIA: Po kolizi s Russellem přišel o body do superlicence, hrozí mu stopka

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.