Influência da Asa Traseira no Escorregamento em Veículos de Formula 1

Abstract

Esse trabalho visou realizar uma convergência de estudos da aerodinâmica com a dinâmica veícular e da utilização de uma análise numérica em CFD (Métodos Computacionais de Dinâmica de Fluidos) para averiguar a influência da asa traseira em de carros de alta performance, no presente trabalho, carros de F1. Os estudos feitos para a análise da frenagem e escorregamento foram com base em um perfil de aerofólio, sendo ele o NACA 2412, assim como o mecanismo Drag Reduction System(DRS) para as variações do ângulo, que vai de 20º e 0º. Antes da geração de resultados foi necessário um refino da malha para convergência dos dados do coeficiênte de sustentação, do coeficiênte de arrasto e do momento de arfagem.O modelo adotado de dinâmica veicular para o estudo da foi o modelo quase-estático e foi realizado o estudo do escoamento para a averiguar a influência da asa traseira no corpo do veículo. A situação de frenagem ocorreu em uma pista hipotética reta, plana e sem efeitos de ventos laterais e a situação do escorregamento ocorreu na pista de Monza na curva La Parabolica, também considerada plana e sem efeitos de ventos laterais. Os softwares utilizados para as analises foram o SolidWorks para geração dos CAD’s das asas traseiras, Ansys Fluent 2020 para geração das malhas e obtenção dos dados das cargas aerodinâmicas e por fim o Python para importar os dados até o Excel onde foram inseridas as fórmulas de dinâmica veícular para reações nos pneus durante a frenagem e o escorregamento.

This work aimed to converge studies of aerodynamics with vehicle dynamics and utilize numerical analysis in CFD (Computational Fluid Dynamics) to investigate the influence of the rear wing on high-performance cars, specifically Formula One cars. The studies conducted for braking and sliding analysis were based on an airfoil profile, namely the NACA 2412, as well as the Drag Reduction System (DRS) mechanism for angle variations ranging from 20º to 0º. Before generating results, mesh refinement was necessary to converge the data for lift coefficient, drag coefficient, and pitch moment. The adopted vehicle dynamics model for the study was the quasi-static model, and flow analysis was conducted to investigate the influence of the rear wing on the vehicle body. The braking situation occurred on a hypothetical straight, flat track without crosswinds, and the sliding situation occurred on the Monza track at the La Parabolica curve, also considered flat and without crosswinds. The software used for the analysis included SolidWorks for generating CADs of the rear wings, Ansys Fluent 2020 for mesh generation and obtaining aerodynamic load data, and finally Python for importing the data into Excel, where vehicle dynamics formulas for tire reactions during braking and sliding were implemented.