Změny v pravidlech 2014 detailně: Omezení CFD a prací v aerodynamických tunelech

FIA minulý týden zveřejnila finální verzi sportovních pravidel pro sezónu 2014, kde v dodatku č. 8 dále zpřísňuje pravidla týkající se využívání aerodynamických tunelů a počítačových simulací (CFD).

Limity jsou ještě dokonce přísnější než ty, na kterých se týmy původně samy dohodly v rámci Dohody o omezení zdrojů (RRA). Pro ně to však není překvapením, protože o nich v uplynulých 12 měsících vzájemně jednaly. Jak se tedy změny dotknou vývojových programů v příštím roce?

Omezení testování v aerodynamických tunelechOmezení se týkají nejen samotných závodních týmů, veškerých jejich zprostředkovatelů, subdodavatelů a příbuzných společností, ale i veškerých příbuzných společností subdodavatelů a zprostředkovatelů.

Následujících omezení se netýká testování zaměřeného na vývoj komponent spojených s chlazením motoru či s jeho provozem (od sání po výfuky) za podmínky, že není přímo ani nepřímo spojen s měřením aerodynamických sil. Netýkají se ani vývoje systému zavěšení a řízení, brzdových systémů, kol a pneumatik, pokud se zároveň netýkají výkonnosti či životnosti součástí či systémů klasifikovaných jako karosérie.

Testy na stacionárních vozech a testy motoru na dynamometrech jsou možné, pokud nemají namontované přední a zadní křídlo, neobsahují zařízení pro přímé či nepřímé měření aerodynamických sil či toku vzduchu, senzory pro měření objemu, tlaku či směru proudění externích proudnic a výfukové plyny jsou odváděny mimo testovací oblast před možností ovlivnit komponenty karosérie.

Stejně jako letos se nesmí testovat s žádným modelem, který by byl větší než 60 % velikosti skutečného vozu, rychlost proudícího vzduchu přitom nesmí přesáhnout 50 m/s (180 km/hod), přičemž nesmí být nijak stlačený - tlak musí odpovídat atmosférickému tlaku vzduchu.

Týmy mohou využívat aerodynamické tunely, které nahlásí Mezinárodní automobilové federaci (FIA). O jejich změnách musí nejpozději do 1 měsíce rovněž informovat. Novinkou je, že mohou testovat pouze v jednom tunelu. Situace některých týmů, které se vývoji věnovali zároveň ve dvou či více vlastních (nebo externích - například u oblíbené Toyoty Motorsport v Kolíně) tunelech, se tak již nebude moci opakovat.

V aerodynamickém tunelu mohou dále testovat pouze s jedním modelem a vyměnit ho mohou pouze jednou za 24 hodin. Interval se začne měřit poté, co rychlost proudění přesáhne 15 m/s, ne podle času stráveného v tunelu.

Detailní změny aerodynamické konfigurace modelu jsou během práce samozřejmě povoleny. Jakmile však rychlost vzduchu v tunelu přesáhne 15 m/s (54 km/hod), karosérie i veškeré komponenty musí zůstat beze změny, dokud rychlost vzduchu neklesne pod 1 m/s - s výjimkou změn úhlu klapky předního křídla a náběhu horního zadního křídla a jeho klapky (díl v jeho nejsvrchnější části).

Příprava na test v aerodynamickém tunelu v Hinwilu (foto: Sauber Motorsport AG)

Omezení CFD simulacíCo CFD je a k čemu slouží, tomu jsem se věnoval v minulosti v minulých článcích (1. díl, 2. díl, 3. díl). Omezení simulací počítačové dynamiky tekutin se opět týká nejen všech týmů, ale i jejich subdodavatelů, zprostředkovatelů a veškerých jejich příbuzných společností.

Stejně jako u aerodynamických tunelů, týmy musí FIA nahlásit, jaký hardware budou používat. Pokud dojde k upgradu hardware, pak nejpozději do jednoho měsíce musí zaslat FIA nové oznámení s popisem svých počítačových zdrojů.

Simulace proudění v rámci chladicích či lubrikačních systémů motorů, vzduchu, směsí vzduchu - paliva, procesu spalování či produktů spalování od sání přes motor po koncovky výfuků jsou v pravidlech klasifikovány jako "simulace motoru."

Omezení se týká odhalování informací o plynném proudění nejen u vozu plné velikosti, ale také všech ostatních měřítek či neplynných tekutin. Vztahují se však pouze na řešitele (solver) - část procesu bez ohledu na numerické schéma v pozadí simulace - a na úpravy síťového (mesh) modelu zahrnuté v optimalizační smyčce řešitele.

V praxi to znamená, že prvotní zpracovávání (pre-processing), tvorba síťového modelu a následné zpracování (post-processing) zůstávají NEOMEZENÉ. Nová pravidla si tedy berou na mušku pouze výpočetní část procesu (iterační čas). Nespadají do toho ani výpočty za účelem optimalizace DFD metodologie, pokud se využívá CFD simulace starší 12 měsíců a pokud nebyla provedena žádná úprava předchozí simulované geometrie.

Omezení se významně dotkne i CFD simulací (foto: Scuderia Ferrari)

Kombinace prací v tunelu a CFD simulací - kompromisyFIA zavádí osmitýdenní období pro vyhodnocování těchto omezení. Jakmile toto "období pro testování aerodynamiky" (Aerodynamic Testing Period) skončí, začne nové. Počáteční a konečná data každého období pro testování aerodynamiky pro daný kalendářní rok budou publikována na začátku každého kalendářního roku.

V pravidlech se využívá několika pojmů, které jsou využity pro vzorec, jehož hodnoty  nesmí nikdo v tomto období překročit:- Wind On Time (WT): množství času (v hod) na týden, kdy rychlost proudění vzduchu v tunelu přesahuje 15 m/s. Do tohoto času musí být započteno rovněž testování všech příbuzných stran týmu, subdodavatelů a zprostředkovatelů.

- CFD Teraflops (CFD) - množství teraflopů využívaného výpočetního výkonu. Do tohoto množství musí být započítávány i neúspěšné či uživatelem zrušené CFD simulace týmu a všech jeho příbuzných stran, subdodavatelů a zprostředkovatelů.

Možné kompromisy pro využívání tunelu a CFD simulací jsou v pravidlech dány vztahem:WT <= WT_limit (1 - CFD/CFD_limit)kde platí, že WT_limit = 30 hod a CFD_limit = 30 teraflopů. Za současných omezení tedy:WT <= 30(1-CFD/30)

Tyto Limity budou přehodnocovány jednou za tři roky, počínaje 1. lednem 2014, aby odrážely novou úroveň výkonnosti CFD a náklady na vlastnictví a provoz hardware. V RRA, kterou se letos řídily, pro CFD platilo omezení 40 teraflopů a za provozu v tunelu mohli trávit 60 hodin.

To však není vše. Ještě větší dopad bude mít zřejmě to, že týmy budou moci v tunelu provést maximálně 80 jízd (run) týdně a strávit v něm celkem 60 hodin. V letošním roce to bylo mnohem benevolentnější: v tunelu mohly trávit 24 hod 7 dní v týdnu a provést klidně i 250 jízd.

Na konci období pro testování aerodynamiky budou muset doložit, že se pohybovaly v rámci těchto omezení.

Nová omezení by měla přispět ke snížení nákladů (foto: Mercedes AMG F1 Team)

Jak bude dodržování pravidel kontrolováno?Týmy musí FIA sedm dní před koncem období pro testování aerodynamiky zaslat detailní zprávu o svém testování v aerodynamickém tunelu a počítačových simulací ve formátu, který FIA určí, s daty zaokrouhlenými na nejbližší sekundu.

V každém aerodynamickém tunelu, jehož používání tým nahlásí FIA, musí být neustále zapnuta kamera snímající okolní dění rychlostí 1 snímku za sekundu. FIA pak bude provádět namátkové kontroly.

Pro kontrolu hardwaru FIA zorganizuje nezávislé srovnávací kontroly, které budou zkoumat jak aktivity v rámci aerodynamického tunelu i CFD. Doporučení těchto inspekcí budou součástí dodatku 8 sportovních pravidel.