F1 und die FIA ​​nutzen additive Fertigung für Test der Fahrzeuge für 2021

Die Formel 1 und das Leitungsgremium, die FIA, haben eine beispiellose Menge an Forschung und Entwicklung mit CFD (Computational Fluid Dynamics) durchgeführt, um ihre Vision für 2021 Wirklichkeit werden zu lassen. Der nächste Schritt bestand darin, diese Daten mit Tests im Windkanal zu bestätigen.

So wurde letzten Monat vor dem Großen Preis von Deutschland ein Modell der jüngsten Iteration von 2021 unter strengen Geheimhaltungsbedingungen für umfangreiche Tests in den Sauber-Windkanal gestellt. Es kam nach einem ersten Lauf im Januar, bei dem ein 60% -Modell von 2018 verwendet wurde, und einem zweiten Lauf im März, bei dem eine Iteration des Autos 2021 mit 13-Zoll-Rädern getestet wurde. Während die allgemeinen Ergebnisse an alle Teams weitergegeben werden, betrieb die unabhängige Beratergruppe von Sauber den Windkanal, um sicherzustellen, dass ihr F1-Team (Alfa Romeo Racing) keinen Vorteil erlangte.

Es wird erwartet, dass Elemente wie der Seitenkastenbereich und der Heckflügel in der letzten Iteration gleich bleiben, dass sich der Frontflügel jedoch weiterentwickelt, während er weiterentwickelt wird.

Das 50% große Modell 2021 läuft zum ersten Mal mit 18-Zoll-Reifen. Hinter dem Auto bewegt sich ein Rechen auf und ab, um den Luftstrom hinter dem Auto zu messen. Dadurch können F1 und FIA die Spur überwachen, um die Fähigkeit eines Autos zu verbessern, einem anderen zu folgen.

“Die Windkanaltests, die wir durchführen, unterscheiden sich geringfügig von denen der Teams”, sagt Pat Symonds, Chief Technical Officer von F1. „Die Teams konzentrieren sich ausschließlich auf die Kräfte, die auf das Auto einwirken, und zwar durch eine Vielzahl von Einstellungen, wenn sie das Auto bewegen. Während wir natürlich ein Interesse daran haben, was diese Kräfte sind und insbesondere wie sich diese Kräfte verändern, wenn sich das Auto bewegt, interessiert uns noch mehr, was mit der turbulenten Luft hinter dem Auto passiert.”

„Aus diesem Grund möchten wir die virtuellen Simulationen mit einer physischen Simulation sichern, obwohl wir den größten Teil unserer Entwicklung in CFD durchführen und CFD einige ziemlich fortgeschrittene Techniken verwendet, die von den Teams nicht häufig verwendet werden. Wir haben uns auch dafür entschieden, ein 50% -Modell anstelle eines 60% -Modells zu verwenden, und wir haben uns dafür entschieden, dieses Modell im Windkanal ziemlich weit nach vorne zu fahren, sodass wir die Spur des Autos am besten untersuchen konnten.“

Ein Vorteil der Nutzung des kommerziell zu vermietenden Sauber-Windkanals besteht darin, dass der Schweizer Betrieb über ein sehr gutes automatisches Rechensystem verfügt. Nikolas Tombazis, der Leiter der FIA für Einsitzer-Technik, sagt, der Schwader bestehe aus “Staurohren mit Gierempfindlichkeit, damit sie die Richtung, den Druck und die Geschwindigkeit der Strömung usw. messen können, hauptsächlich die Geschwindigkeitskomponenten und der Druck”.

Er fügt hinzu: „Auf diese Weise können wir sicherstellen, dass das, was die CFD vorhersagt, korrekt ist, da der Großteil der Arbeit, 99% der Arbeit, für diese Konfigurationen in CFD ausgeführt wurde.”

Traditionell werden Autos im 100% -Maßstab nicht in einem Windkanal verwendet, da ihre Verwendung vor einigen Jahren aufgrund der enormen Herstellungskosten des Modells verboten war. Die meisten Teams haben 60% -Modelle verwendet, aber F1 und die FIA ​​haben sich für ein 50% -Modell entschieden.

“50% ist ein guter Kompromiss, da wir dennoch einen guten Detaillierungsgrad für das Modell erzielen können und noch Distanz dahinter haben. Es ist wahr, dass Teams heutzutage tendenziell mehr zu 60% gehen. Die Modellierung bietet Vorteile, aber moderne Fertigungstechniken, insbesondere additive Fertigung und ähnliches, ermöglichen es Ihnen, heutzutage sehr genaue 50% -Modelle zu erstellen.“

Eines der Hauptziele der 2021-Regeln ist es, mehr Überholmanöver zu sehen. Um dies zu erreichen, muss ein Weg gefunden werden, wie die Autos enger aufeinander abgestimmt werden können. Aus diesem Grund wurde intensiv an der Reduzierung des Nachlaufs geforscht.

Was haben monatelange CFD-Tests und nun eine Reihe von Läufen im Windkanal ergeben? “Grundsätzlich stimmte der CFD”, sagt Tombazis. „Es hat keine großen Überraschungen gegeben. Es kommt also zu Turbolenzen von 5 bis 10% im Vergleich zu den derzeitigen 50%, obwohl dies von der genauen Konfiguration abhängt, die Sie testen und so weiter.“

„Über unsere Amazon Web Services (AWS) -Verbindungen verwenden wir ihre Supercomputer, und sie verfügen über sehr viel mehr Rechenkerne. Bei CFD müssen wir die Umgebung in viele kleine Zellen aufteilen und für jede dieser Zellen Gleichungen lösen. In einer typischen Teamumgebung verwenden sie 192 Kerne, um 95 Millionen Zellen zu lösen.

“In unserer aktuellen Konfiguration verwenden wir 1152 Kerne und lösen bis zu 550 Millionen Zellen. Und nächstes Jahr haben wir das Potenzial, bis zu 2300 Kerne zu bewegen. Wir haben mehr als eine Größenordnung mehr Computerleistung, als die Teams vielleicht verbrauchen, und das ermöglicht es uns, zwei Autos zu simulieren.”