Acquisizione dei carichi aerodinamici agenti sulla vettura formula S.A.E. mg15.20 EVO

All’interno di questo elaborato viene discussa la modalità con la quale sono stati acquisiti i carichi aerodinamici agenti sulla vettura formula S.A.E. mg15.20 EVO con l’obiettivo di disporre di uno strumento utile a verificare l’affidabilità delle simulazioni C.F.D.. A tal proposito è stato necessario sostituire i supporti delle ali aerodinamiche originali con delle celle di carico autoprodotte, le cui anteriori raccolgono l’idea di disporre di due travi a sbalzo, una verticale sensibile al drag e una orizzontale sensibile alla downforce, mentre quelle posteriori sono composte da un sistema di due anelli, uno posto sul puntone e l’altro sulla reticolare di sostegno dell’ala aerodinamica posteriore, sensibili alle medesime forze. Seguono dei brevi riassunti relativi a ciascun capitolo al fine di introdurre il lavoro svolto. Il primo capitolo si propone di definire la struttura della competizione “Formula S.A.E.” evidenziando gli aspetti principali di questa, come ad esempio la tipologia delle prove da svolgere durante l’evento, e di introdurre brevemente i concetti riguardanti l’aerodinamica applicata ai veicoli stradali e la “Computational Fluid Dynamics (C.F.D.)”. Il secondo capitolo, riguardante la progettazione delle celle di carico, tratta il dimensionamento delle celle di carico in termini di studio della geometria del componente affinché sia sensibile ai carichi di drag e downforce agenti pur mantenendo una rigidezza adeguata della struttura. In particolare, i carichi di dimensionamento sono stati stimati attraverso una simulazione C.F.D. eseguita dal team in condizioni di alto carico delle appendici aerodinamiche e ad una velocità di riferimento di 25 m/s. Il dimensionamento è stato eseguito ricorrendo ad analisi agli elementi finiti svolte con il software “Ansys Mechanical APDL 2021 R2”. Il terzo capitolo, riguardante la configurazione del sistema di misura utilizzato al fine di acquisire i dati in pista, tratta la modalità con la quale si è operato per posizionare e incollare gli estensimetri sui componenti, oltre che il cablaggio dei ponti estensimetrici sui connettori della centralina utilizzata. Il quarto capitolo, riguardante la configurazione del sistema di acquisizione dati, tratta la modalità con la quale sono state configurate, sia a livello hardware che software, la centralina “IMC Cronos-PL2” e l’espansione “Cansas” al fine di acquisire correttamente i segnali di interesse provenienti dagli estensimetri. Il quinto capitolo, riguardante la calibrazione delle celle di carico, tratta la modalità con la quale sono stati calibrati i componenti strumentati con l’obiettivo di ottenere la sensibilità sperimentale di ciascuna cella di carico, tale per cui risulti essere possibile definire l’entità della forza agente a partire dai segnali di deformazione ottenuti come output dalle centraline. Il sesto capitolo, riguardante la preparazione della vettura e il test in pista, si propone di mostrare, attraverso l’utilizzo di immagini, la vettura con le celle di carico installate e di definire la modalità con quale è stato condotto il test in pista evidenziando sia le condizioni del tracciato e della vettura sia le prove eseguite. Il settimo capitolo tratta la modalità con la quale sono stati analizzati i dati ottenuti in pista tramite l’utilizzo di codici numerici definiti all’interno del software “imc FAMOS Enterprise 2021”. In particolare, si nota come i segnali acquisiti siano stati inizialmente elaborati al fine di azzerarli ed eliminare le sorgenti di disturbo, come ad esempio le vibrazioni indotte dal motore. Successivamente, attraverso l’utilizzo dei metodi della matrice di calibrazione e della matrice geometrica, è stato possibile determinare le forze di drag e downforce agenti sia sulle ali aerodinamiche sia complessivamente sulla vettura.