Pat Symonds poodhaluje tajemství počítačové dynamiky tekutin (CFD). O co se jedná, jak týmy počítačové simulace využívají a jaké mají omezení?
CFD - co to znamená a co vlastně dělá?Je to zkratka pro počítačovou dynamiku tekutin (Computational Fluid Dynamics). Všechny systémy se v přírodě řídí určitými zákony fyziky: pokud mohou být matematicky vyjádřeny či modelovány, pak mohou být řešeny řídící rovnice a dokážeme předpovídat chování. Ve Formuli 1 CFD řeší rovnice pro to, aby určil průtokový režim vzduchu proudícího kolem vozu.
Takže se opravdu jedná pouze o matematiku?Ano. Abyste mohli být přesní, musíte precizně určit průtok. To se děje pomocí vytvoření virtuální sítě kolem vozu a řešení rovnic pro každý bod v síti. Pro studium vozu plné velikosti se kolem virtuálního modelu v síti nachází přibližně 300 milionů bodů a každý musí být počítán opakovaně, dokud se nepřiblíží řešení.
Jinými slovy, kalkulace probíhají znovu a znovu, přičemž výsledky každého výpočtu vymezují počátek pro příští výpočet, dokud se výsledek nezmění. Když k tomu dojde, říká se, že řešení konvergovalo. To si může vyžádat 1000 - 1200 opakování (iterací).
Je k tomu zapotřebí superpočítače?Určitě. Výkon superpočítačů se měří v teraflopech - to znamená, jak rychle může počítač provádět matematické operace. Počítač o výkonu jednoho teraflopu zvládne 1 000 000 000 000 (bilion) výpočtů za sekundu.
Vizualizace výpočtů CFD (zdroj: BMW Sauber F1)
Týmy F1 mají stroje, které začínají na 20 teraflopech. Marussia má jeden z nejlepších, jenž se řadí mezi 300 nejvýkonnějších počítačů na světě.
Jak dlouho se již CFD používá?Týmy začaly využívat CFD v devadesátých letech, ale tehdy byla zcela odlišná doba. Kód, který využívaly, byl mnohem jednodušší, protože počítače neměly ten výkon. Používaly se pro optimalizaci zadních křídel a další relativně jednoduché úlohy.
Jak je CFD využíváno v F1 nyní?Většinou se využívá pro vylepšování aerodynamiky, ale může být aplikováno na jakoukoliv formu proudění tekutiny. Týmy techniky CFD využívají pro studium proudění vody skrz chladiče a průtoku oleje převodovkou, aby zajistily, že všechny oblasti budou správně mazány.
Hlavním účelem CFD je v F1 vylepšení proudění kolem různých částí vozu (zdroj: Renault F1)
CFD využívají i pro zkoumání efektu pohybu paliva v nádrži. Výrobci motorů také využívají CFD pro studium způsobu, jakým motor saje a jak je směs paliva rozmísťována ve válci, aby mohli optimalizovat efektivitu spalování.
V jaké fázi se CFD používá?Týmy pracují různě. Většina používá aerodynamické tunely pro konečné posouzení aerodynamického vývoj, ale CFD jim pomáhá k většímu pochopení. Při testování v tunelu vám může nějaký díl poskytnout vyšší přítlak, ale není zřejmé proč. CFD vizuálně znázorňuje, co se děje. Nejlepším přístupem je kombinace CFD a experimentů.
Jaké jsou výhody a omezení při využívání CFD?CFD je levnější než testování v aerodynamickém tunelu. Omezením jsou přesnost (byť se zlepšuje) a čas, který je potřebný pro výpočty. Řešení jedné konfigurace zabere na velmi silném počítači kolem 18 hodin. Pro zmapování každého nastavení světlé výšky je třeba dalších 18 hodin, zatímco v aerodynamickém tunelu všechny světlé výšky a vztahy plně naskenujete během 15 min.
Přestože týmy využívají pro CFD simulace superpočítače, které zvládají několik bilionů výpočtů za sekundu, řešení jedné konfigurace jim zabere kolem 18 hodin (foto: Mercedes GP)
Více o CFD se můžete dozvědět v našem předchozím technickém seriálu:1. díl: Co je to CFD?2. díl: CFD a jeho praktické využití v F13. díl: CFD - Přesnost, časová náročnost a věci, které nelze modelovat v aero-tunelu
Liam Lawson se po návratu k Racing Bulls zatím marně snaží navázat na své dřívější slibné výkony a hledá ztracené tempo i jistotu. Před závodem v Saúdské Arábii stojí před výzvou znovu najít sebevědomí a potvrdit svůj talent v náročné konkurenci.
Lewis Hamilton prohlásil, že si na nový monopost Ferrari postupně zvyká. Šéf týmu Fred Vasseur zároveň zdůraznil, že nejen jezdec, ale i celý tým se musí vzájemně přizpůsobit, aby spolu našli ideální souhru.
Šéf Ferrari Frédéric Vasseur ocenil přístup Lewise Hamiltona po kvalifikaci v Bahrajnu, kde britský jezdec neskrýval zklamání ze svého výsledku. Podle Vasseura právě tato nespokojenost ukazuje Hamiltonovo vítězné nastavení a přispěla k jeho působivému výkonu v závodě, který označil za "velmi silný".
Nový aerodynamický tunel Red Bullu sice vzniká rychleji, než se plánovalo, ale do provozu půjde až v roce 2027. Do té doby musí tým spoléhat na data z trati, protože současný tunel nedokáže přesně simulovat chování vozu.
Martin Brundle naznačil, že v Red Bullu zřejmě nastane čas na zásadní interní diskuse. Po nepřesvědčivém začátku sezony podle něj tým čekají „vážné rozhovory“, které by mohly odhalit hlubší problémy uvnitř úspěšné stáje.
George Russell označil druhé místo v Bahrajnu za důkaz, že Mercedes zvládá i podmínky, které mu dříve nesedly, ale šance na titul podle něj zůstávají malé.
Na začátku kariéry čelil Lewis Hamilton kritice za svůj styl oblékání, dnes je z něj módní ikona paddocku. Každý víkend ve Formuli 1 využívá jako přehlídkové molo a bez ostychu ukazuje svůj cit pro módu i originalitu.
Šéf Ferrari Frédéric Vasseur nehodil Lewise Hamiltona přes palubu. Po slabé kvalifikaci v Bahrajnu mu nabídl podporu a povzbuzení.
Carlos Sainz zažil po slibném začátku v Bahrajnu náročný závod. Po nejlepší kvalifikaci ve službách Williamsu, kde si vybojoval osmou příčku, se během neděle potýkal s nepříznivým vývojem a různými komplikacemi, které mu znemožnily proměnit solidní start v výraznější výsledek.
Lewis Hamilton si z Bahrajnu odvezl dosud nejlepší výsledek ve službách Ferrari. Po startu z devátého místa dojel pátý a sám přiznal, že konečně zjistil, jak dostat ze svého monopostu maximum. "Začíná to dávat smysl," vzkázal po závodě spokojený britský šampion.
Šéf Red Bullu Christian Horner vysvětlil, že za problémy při zastávkách v boxech v Bahrajnu mohl vadný kabelový svazek v boxovém vybavení. Ten způsobil poruchu semaforu, což tým připravilo o cenné sekundy.
Max Verstappen vyjádřil zklamání nad výkonem Red Bullu ve Velké ceně Bahrajnu, kde skončil na šesté pozici, a přiznal, že tým aktuálně nemá na boj o titul. Kvůli technickým problémům a špatnému tempu auta se objevily spekulace o možné změně týmu na konci sezóny.
