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miércoles, 6 de noviembre de 2024

Fórmula 1 - Difusores / Conceptos básicos de aerodinámica.

Comencemos con la función y el funcionamiento principales de un difusor; «La función clave del difusor en un coche de carreras moderno es acelerar el flujo de aire bajo el coche, creando una zona de baja presión, aumentando así la carga aerodinámica».

Lo que esto realmente significa en términos del mundo real es que la pieza se encarga de extraer el aire de debajo del automóvil. Con esto literalmente succiona el coche hacia la pista, creando niveles de agarre mucho más altos de los que de otro modo estarían disponibles simplemente a través de los neumáticos, los alerones y la configuración de la suspensión. Esto se conoce como agarre aerodinámico.
El difusor trasero de la Toyota TF109.

La teoría: Para entender por qué funciona esto, primero hay que tener una comprensión de los principios básicos de la fuerza de sustentación y descenso. La siguiente ilustración muestra un perfil de ala generador de carga aerodinámica simple.

El aire que pasa por debajo del ala tiene que viajar más lejos que el aire que pasa por la superficie superior. Esto hace que el aire debajo del ala se acelere, lo que resulta en una caída en la presión del aire, esto crea una diferencia de presión entre las superficies superior e inferior. Esta diferencia significa esencialmente que el ala es empujada hacia abajo por la mayor presión superior, generando lo que se conoce como carga aerodinámica.

Una aplicación extrema de esta teoría se puede ver en el Chaparral 2J de arriba. Un par de ventiladores en la parte trasera del automóvil succionaron el aire de debajo del piso, tirando de él hacia la carretera, como un aerodeslizador invertido.

Teniendo esto en cuenta, la función del difusor en un coche de carreras es acelerar el flujo de aire por debajo del coche, reduciendo su presión, creando una mayor diferencia de presión entre las superficies superior e inferior del coche. Esto significa más carga aerodinámica y agarre aerodinámico, lo que permite que tome las curvas más rápido. La gran diferencia con los alerones es que estos para crear carga y agarre penalizan en resistencia aerodinámica mientras que en el caso del difusor la resistencia es nula o mínima. 

Alerones carga pero con resistencia aerodinámica...

Resistencia aerodinámica que dan los alerones pero no los difusores...

Ahora que entendemos los conceptos básicos de la generación de carga aerodinámica, podemos ver el funcionamiento más detallado de un difusor y por qué tienen su forma distintiva.
El difusor aumenta de volumen a lo largo de su longitud, creando un vacío que debe ser llenado por el aire que pasa por debajo del cuerpo. Este efecto venturi significa que el flujo se acelera a través de la garganta del difusor, creando la baja presión deseada, y luego regresa gradualmente a la misma velocidad a la que se unió a la estela . El ángulo o inclinación del difusor también es importante, el difusor debe tener un cambio gradual de ángulo para evitar la separación del flujo de su techo y lados. (McBeath, 1998, Carga aerodinámica de los coches de competición)
La adición de las "vallas" verticales a un difusor ayuda a optimizar la eficiencia de los difusores al garantizar que el aire solo se extraiga de la parte inferior de la carrocería y no se derrame desde las superficies superiores del cuerpo.
La figura muestra el coeficiente de presión de un diseño de difusor genérico, con el azul reflejando las áreas de menor presión y el rojo la presión más alta. Esto ilustra claramente la reducción de la presión en la zona de la garganta a medida que aumenta la velocidad y la consiguiente reducción de la presión en el suelo inferior a medida que el difusor succiona el coche hasta el suelo. (Imagen amablemente proporcionada por Symscape, cuyo software, SymLab y sus complementos se combinan para formar un sistema de software CAE fácil de usar que puede ayudarlo a evaluar el rendimiento de su modelo 3D). La velocidad del aire disminuye a medida que se mueve a lo largo del difusor, lo que a su vez crea el aumento de presión.
Caudal del difusorLa figura ilustra la velocidad del flujo de aire debajo del cuerpo, con el rojo mostrando la velocidad alta y el azul mostrando la baja.

El objetivo de la normativa de 2009 fue limitar el volumen de los difusores, restringiendo su altura y anchura. Los dispositivos anteriores a esa fecha eran mucho más largos y altos que a partir del 2009, el problema es que las turbulencias que creaban tenían un efecto perjudicial en los niveles de carga aerodinámica de los coches que les seguían.

Sin embargo, a través de una astuta interpretación de las reglas, en su momento Brawn, Williams y Toyota han sido capaces de añadir lo que es esencialmente un segundo nivel a sus difusores, aumentando considerablemente el potencial de generación de carga aerodinámica de los bajos. Se hacía un orificio en el fondo plano y se creaba una segunda corriente de aire...

Entonces, ¿por qué los 'difusores de dos pisos' son más eficientes? Sencillo: Tienen un mayor volumen que los diseños de una sola capa y, por lo tanto, extraen más aire de la parte inferior de la carrocería, lo que aumenta los niveles de carga aerodinámica. Claro que esto creaba unas turbulencias muy altas para los que venían detrás por eso luego también se prohibieron...

Fuente: https://www.racecar-engineering.com/

Héctor Daniel Oudkerk

martes, 26 de julio de 2022

Peugeot 408 / Cómo se ha optimizado la aerodinámica en el nuevo modelo de la marca francesa.

Más bajo y esbelto que un SUV clásico, el nuevo Peugeot 408 parte con algunas ventajas para surcar el aire mejor que los modelos 2008, 3008 o 5008. Pero su eficiencia aerodinámica también es el resultado de un largo trabajo, especialmente en el túnel de viento.

El nombre túnel de viento a menudo evoca los autos de competición Sin embargo, este lugar es también un paso obligado para el auto de todos los días... aunque el objetivo perseguido sea entonces casi opuesto. En estos, excepto en algunos autos deportivos, el objetivo principal rara vez es presionar el auto contra el suelo para ganar agarre en las curvas. Por el contrario, se trata de oponer la menor resistencia posible al aire para reducir el consumo de combustible y, por tanto, las emisiones de CO2.

El nuevo Peugeot 408 no escapa a la regla y añade un condicionante adicional: la necesidad de optimizar la autonomía eléctrica de sus variantes híbridas enchufables. 

Peugeot realizó estos estudios en el túnel de viento S2A en Montigny-le-Bretonneux, en Yvelines, Francia, un lugar compartido con Renault.

Renault y Peugeot acordaron compartir las instalaciones para reducir costos. La pieza central aquí es un enorme ventilador con sus nueve palas de carbono y 4 megavatios de potencia eléctrica... este monstruo puede recrear vientos de hasta 240 km/h! aunque en general, un “modesto” 140 km/h es más adecuado para trabajos de ingeniería. 

Instalado sobre una cinta de correr que recrea el movimiento de sus ruedas y es posible medir la fuerza ejercida por el aire sobre la carrocería con mucha precisión, en diferentes lugares.

En un momento en el que cada gramo extra de CO2 puede dar lugar a fuertes multas para los fabricantes de toda Europa, el más mínimo detalle puede ser importante por eso se trabajó mucho en las llantas para que también sean aerodinámicas, explica Nicolas Lebrault, ingeniero a cargo de los servicios aerodinámicos de este proyecto P54.

Por tanto, el espectacular diseño de algunas de las llantas que se ofrecen en el Peugeot 408 no es sólo el resultado del deseo de llamar la atención de los futuros compradores. De vez en cuando hay que hacer concesiones. “Son nuestros peores enemigos, los estilistas. El estilo necesariamente nos constriñe. Pero depende de nosotros trabajar con ellos para que el automóvil sea lo más dinámico posible y cumpla con los criterios de rendimiento aerodinámico que son obligatorios hoy en día”.

Mucho antes de que se fijara el dibujo final, se sucedieron varios modelos. El más logrado de ellos, llamado semi-hueco, tiene un aspecto que ya es extremadamente cercano al del modelo de producción, al tiempo que permite realizar modificaciones con bastante rapidez gracias a faros, luces o protectores fácilmente intercambiables.  Un punto imprescindible hoy en día ya que el ciclo de homologación WLTP tiene en cuenta el impacto de cada equipo en el cálculo del consumo.

El confort acústico de los pasajeros es otro elemento que estas pruebas de túnel de viento permiten afinar. Incluso si bien no está en la parte superior de las preocupaciones, el apoyo aerodinámico no se descuida por completo. “Todavía hay estabilidad a alta velocidad para garantizar, es obligatorio", especifica Nicolas Lebrault. Así que llegamos a trabajar mucho en la zona trasera con el alerón, teniendo en cuenta otro gran condicionante, la vista trasera.

Los dos apéndices puntiagudos en la parte superior de la luneta trasera, apodados "orejas de gato" por el León, están destinados a su vez a crear un corredor que dirija el aire hacia este alerón. 

En cuanto al difusor de la parte inferior, no solo está para decorar. "Es un placer, me gusta tener eso en todos mis proyectos", se ríe Nicolás. Es visual, por lo que a los equipos de estilo generalmente les gusta eso. Y cuando pasas un poco de tiempo allí, tiene un efecto real, permite que la estela venga atrás. 

Pero la carrocería es realmente solo la punta del iceberg. Si el modelo semihueco se basa en un chasis real sacado de fábrica es porque no hay que dejar nada al azar. Ni siquiera la forma en que fluirá el aire dentro del compartimiento del motor o el diseño de la línea de escape.

"Del desempeño aerodinámico del vehículo, solo el 50% proviene del estilo exterior", especifica Nicolas Lebrault.

Todo es importante, incluidas las partes técnicas que son invisibles. Cada elemento interactúa, y tenemos que trabajar en todo al mismo tiempo”, confirma. "Cada modificación, incluso mínima en apariencia, puede dar lugar a nuevas pruebas. Sabiendo que una sesión de prueba generalmente dura ocho horas e incluye de 30 a 40 rachas de tres o cuatro minutos, también llamadas “tiros”. La instalación del vehículo ya lleva casi una hora. A pesar de la competencia cada vez mayor de la tecnología digital, el túnel de viento S2A, que emplea a 25 personas a tiempo completo. Los futuros Peugeot, a partir del próximo 3008, volverán a pasar mucho tiempo allí".

Héctor Daniel Oudkerk

fuente: https://www.largus.fr/

lunes, 23 de marzo de 2020

Mercedes-Maybach S450 4MATIC Collector’s Edition especialmente para China

Los chinos adoran los autos de lujo y una nueva variante del Mercedes-Maybach S450 4MATIC acaba de ser introducida especialmente para el mercado local del país asiático.
Denominada adecuadamente la "Edición de coleccionista" (Collector’s Edition) , el automóvil se basa en el Mercedes-Maybach S450 4MATIC existente y, por lo tanto, continúa utilizando un motor de seis cilindros en línea de doble turbocompresor de 3.0 litros que funciona junto con un sistema híbrido suave de 48 voltios.
Así el motor ofrece 367 hp y 368 lb-ft (500 Nm) de torque y está acoplado a una transmisión automática de nueve velocidades que conduce las cuatro ruedas. Visto desde el exterior, una de las primeras cosas que te llama la atención de la Edición de coleccionista Mercedes-Maybach S450 4MATIC es la llamativa parrilla delantera.

Esta parrilla es drásticamente diferente a la utilizada por modelos S-Class menores. La mayor alteración realizada en el exterior es la instalación de ruedas negras y plateadas personalizadas de 20 pulgadas. Además, el sedán de lujo está bañado en una pintura marrón distintiva que irradia estilo y sofisticación.

Los toques personalizados continúan en la cabina e incluyen cuero marrón exquisito en los asientos, logotipos de Maybach cosidos en los reposacabezas y varios adornos de madera en los paneles de las puertas y en los respaldos de los asientos delanteros. Todo parece bastante agradable, perfecto para los empresarios chinos que prefieren viajar en la parte de atrás y ser conducidos en lugar de conducir los autos ellos mismos.

Queda por ver si la producción de la Edición Coleccionista 4MATIC S450 será limitada, pero sabemos que está disponible desde 1.458,800 yuanes chinos o alrededor de u$s 205,586

viernes, 9 de agosto de 2019

Observando a los que más saben de alas....Airbus hace avances para reducir la resistencia al aire que tal vez en algún momento puedan ser consideradas por el mundo del automóvil de competición.

Airbus revela el AlbatrossOne inspirado en aves marinas. Airbus construyó un nuevo concepto de ala de "bisagra semi-aeroelástica" que podría ayudar a reducir la resistencia y contrarrestar los efectos de la turbulencia.

El AlbatrosOne es un demostrador de aviones a control remoto. Es una versión a escala del avión A321, con puntas de ala articuladas semi-aeroelásticas.
El nuevo concepto de alas de Airbus se inspiró en las aves marinas albatros, que pueden volar cientos de kilómetros sin batir sus alas. Estas aves tienen la capacidad de cubrir largas distancias con muy poco esfuerzo.
"AlbatrossOne es el primer avión en probar en vuelo, aleteando libremente las puntas de las alas, que representan hasta un tercio de la longitud del ala", dijo Tom Wilson, ingeniero de Airbus, Filton, Reino Unido.
Según Airbus, el avión ya realizó sus primeros vuelos para probar el concepto. Se realizarán más pruebas en el demostrador.
"Las pruebas iniciales de AlbatrossOne han examinado la estabilidad del demostrador con las puntas de las alas bloqueadas y completamente desbloqueadas", dijo James Kirk, ingeniero de Filton.
"El siguiente paso es realizar más pruebas para combinar los dos modos, permitiendo que las puntas de las alas se desbloqueen durante el vuelo y examinen la transición", agregó. 
Observando a los albatros, a las águilas (Bird of Prey)  y tomando nota de la estructura de la piel del tiburón (sharkskin-style coating) se espera poder disminuir la resistencia aerodinámica...
La compañía indica que el nuevo concepto de alas inspirará a la próxima generación de alas de aviones.
Con la misma idea Airbus también presentó el sostenible "Bird of Prey" en el evento Royal International Air Tattoo el 19 de julio de 2019, un avión híbrido eléctrico inspirado en las plumas de un águila y el "sharkskin-style coating" o sea el revestimiento tipo piel de tiburón. fuente aerotime.com
Avión con Bird of Prey