Uno studio numerico sul comportamento aerodinamico non stazionario in prossimità ravvicinata al suolo di un sottoscocca in stile Formula 1

The study investigates the downforce generation capabilities of a Formula One 2022-style underbody placed close to a moving ground and subjected to a pure heave oscillatory motion. The investigation has been conducted using both IDDES and URANS solvers coupled with the SST Menter K-omega turbulence model. To achieve a close ground proximity oscillation a sliding grid approach coupled with an AMR (Adaptive Mesh Refinement) solver has been used. For values of the reduced frequency k between 0.754 and 1.508 the oscillation induced a significant amplification in the aerodynamic forces compared to the quasi-static assumption. In order to understand the origin of this amplification and to build a predictive model, multiple geometries of increasing complexity were tested. A fundamental finding is the almost linear relationship between the downforce circulatory component oscillation amplitude and the "effective ground load" GE. A new added mass component was derived and shown to be non negligible at high frequencies for geometries with low ride height endplates. Due to this component presence, endplate longitudinal extension has shown to be the most influential feature on forces oscillation amplitude at high frequencies. The addition of other near ground features like footplates or a central hull has shown mostly no effect beside differences in GE magnitude.

Lo studio investiga le capacità di generazione di downforce di un sottoscocca in stile Formula One 2022 posizionato vicino a una superficie mobile e sottoposto a un movimento oscillatorio puro di spinta verticale. L'indagine è stata condotta utilizzando sia i solutori IDDES che URANS accoppiati al modello di turbolenza SST Menter K-omega. Per ottenere un'oscillazione in prossimità del terreno, è stata utilizzata un'approccio a griglia scorrevole accoppiato a un solutore AMR (Adaptive Mesh Refinement). Per valori della frequenza ridotta k compresi tra 0,754 e 1,508, l'oscillazione ha causato un'ampia amplificazione delle forze aerodinamiche rispetto all'ipotesi quasi statica. Al fine di comprendere l'origine di questa amplificazione e costruire un modello predittivo, sono state testate molteplici geometrie di crescente complessità. Una scoperta fondamentale è la relazione quasi lineare tra l'ampiezza dell'oscillazione della componente circolatoria del carico verticale e il "carico efficace a terra" GE. Una nuova componente di massa aggiunta è stata derivata e si è dimostrata non trascurabile a alte frequenze per geometrie con endplates vicini al suolo. A causa della presenza di questa componente, si è scoperto che l'estensione longitudinale degli endplates è la caratteristica geometrica più influente sull'ampiezza dell'oscillazione delle forze a frequenze elevate. L'aggiunta di altre caratteristiche vicine al suolo come footplates o uno scafo centrale non ha mostrato alcun effetto, ad eccezione di differenze nella magnitudine di GE.