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
George Russell ovládl druhý trénink v Monze před Charlesem Leclercem a Kimim Antonellim. Ferrari a Mercedes sváděly vyrovnaný souboj o čelo. Lando Norris skončil čtvrtý, zatímco Max Verstappen při svém prvním výjezdu víkendu obsadil až deváté místo.
Pierre Gasly přišel o pódium z Velké ceny Monaka. Odvolací soud FIA obnovil jeho penalizace za překročení rychlosti v boxové uličce. Na třetí místo se tak vrací Isack Hadjar, zatímco Gasly klesá na sedmou příčku.
Ferrari vstoupilo do domácí Velké ceny Itálie skvěle. Charles Leclerc ovládl první trénink před Lewisem Hamiltonem a Georgem Russellem. Scuderia zároveň představila technické novinky a speciální zbarvení na počest Michaela Schumachera.
Velké ceny F1 budou od roku 2027 kratší. Všech 11 týmů se dohodlo na snížení standardní délky z 305 na zhruba 290 kilometrů. Důvodem jsou změny pohonných jednotek, které zvýší průtok i spotřebu paliva.
Ben Sulayem reagoval na kritiku komisařů po GP Nizozemska, kde byli Colapinto s Lindbladem potrestáni za předjetí pod žlutými vlajkami. Šéf FIA slíbil, že situaci prověří, zároveň ale ostře odsoudil online útoky na komisaře.
Mika Häkkinen varoval před týmovými rozkazy, které se po GP Nizozemska dostaly do popředí. Podle dvojnásobného mistra světa mohou být podobná rozhodnutí pro týmy citlivá, zejména kvůli reakcím fanoušků. Jako příklad uvedl Mercedes a Ferrari.
Lando Norris rozšiřuje své působení v motorsportu. Úřadující mistr světa založil tým LN4 Fusion a program pro podporu mladých talentů. Oba projekty se zapojí do juniorských formulových sérií od sezony 2027.
Isack Hadjar vynechá také Velkou cenu Itálie. Zranění zápěstí, kvůli kterému už nestartoval v Nizozemsku, se stále nezahojilo. Red Bull proto ponechá stejné jezdecké dvojice, které se osvědčily při předchozím závodě.
Liam Lawson dostal v Nizozemsku další šanci v Red Bullu a podle Guenthera Steinera ji zvládl mnohem lépe než loni. Bývalý šéf Haasu věří, že náročná zkušenost Novozélanďana psychicky posílila a dodala mu sebevědomí.
Šéf Ferrari Fred Vasseur přiznal, že Scuderia nemohla vyhovět všem požadavkům Lewise Hamiltona. Zároveň však oceňuje jeho snahu měnit zaběhnuté postupy. Podle Vasseura mohou zkušenosti a nový pohled sedminásobného mistra světa Ferrari pomoci k dalšímu zlepšení.
Kimi Antonelli přijede na domácí GP Itálie s penalizací, která ho po kvalifikaci odsunuje na konec roštu. Mercedes považuje Monzu za nejlepší místo pro nasazení nové pohonné jednotky.
Ferrari připravilo pro Velkou cenu Itálie speciální zbarvení na počest Michaela Schumachera. Vozy Leclerca a Hamiltona dostanou retro prvky připomínající jeho éru ve Ferrari. Oslavy doplní také jízda Barrichella a Vettela s legendárním Ferrari F2002.