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
Lando Norris zazářil ve druhém tréninku GP Itálie v Monze, když zajel nejlepší čas a potvrdil konkurenceschopnost McLarenu. Druhý skončil Charles Leclerc na Ferrari. Kimi Antonelli opět v problémech.
Charles Leclerc přiznal, že po nehodě na GP Nizozemska zůstal sedět na svahu, protože jediná cesta zpět do garáže Ferrari vedla přes zaplněnou tribunu. Podle něj šlo o pragmatické a bezpečné rozhodnutí, aby se vyhnul riziku mezi diváky.
Lewis Hamilton a Charles Leclerc začali domácí Grand Prix Ferrari ve velkém stylu, když obsadili první dvě místa v úvodním tréninku. Tímto výsledkem potěšili tisíce fanoušků na tribunách a ukázali, že tým má na startu víkendu výraznou sílu.
Krátce poté, co byl jmenován prvním testovacím jezdcem Cadillacu pro F1, udělal Colton Herta další významný krok směrem ke svému cíli závodit v šampionátu Formule 1.
Max Verstappen varuje před přílišnými změnami formátu F1, včetně kratších závodů a více sprintů. Podle něj je třeba zachovat tradiční podobu šampionátu.
Šéf Formule 1 Stefano Domenicali naznačil, že sport může v budoucnu čekat výrazná úprava podoby závodních víkendů. Cílem má být větší zapojení fanoušků, přičemž Domenicali tvrdí, že většina účastníků je těmto plánům nakloněna.
Liam Lawson po incidentu s Carlosem Sainzem na Velké ceně Nizozemska uvedl, že nechápe, proč je Španěl rozrušený, protože šlo o běžný závodní souboj.
Isack Hadjar z týmu Racing Bulls přiznal, že i přes nejistotu ohledně své budoucnosti před sezonou Formule 1 v roce 2026 zůstává klidný a vyrovnaný.
Šéf Formule 1 Stefano Domenicali potvrdil, že tři stávající okruhy projevily zájem vrátit se do závodního kalendáře.
Jacques Villeneuve varuje, že Ferrari před domácí Monzou čelí velkému tlaku. Podle něj mohou očekávání tifosi ovlivnit výkony týmu.
Lando Norris musel v Zandvoortu předčasně odstoupit kvůli úniku oleje, zatímco se snažil dotáhnout na týmového kolegu Oscara Piastriho. Nadějný závod se tak proměnil v hořké zklamání pro britského jezdce.
Lewis Hamilton přiznal, že Ferrari čelí před domácím závodem v Monze obrovskému tlaku, a to zejména on sám. Podle něj půjde kromě výkonu vozu i o zvládnutí emocí a očekávání fanoušků.