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Corso di Laurea e Dipartimento di Ingegneria Meccanica

 
 

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Ottimizzazione delle prestazioni aerodinamiche di kart da competizione


TVK Ricerca Fluidodinamica



Effetto della scia: simulazione di due kart in coda
Un tipo di analisi molto importante riguarda il comportamento di un kart in scia ad un altro. Quando la distanza tra i kart diviene piccola, gli effetti aerodinamici non possono più essere considerati indipendenti e viene completamente modificato il flusso che investe sia il primo che il secondo kart, rispetto alla configurazione isolata. A tale proposito è stata svolta una simulazione di due kart accodati, molto vicini tra di loro (circa 25 cm tra paraurti posteriore del primo kart e musetto del secondo), in cui il primo pilota ha il busto in posizione verticale ed il secondo è accucciato.


Configurazione adottata per i due kart in coda



Vista laterale dei due kart


La simulazione è stata effettuata a 90 km/h ed i risultati sono riportati di seguito, come modulo della velocità, pressione, linee di flusso e velocità vettoriale, visualizzati nella sezione longitudinale di mezzeria del kart.


Risultati ottenuti a 90 km/h per i due kart


Anche in questo caso è interessante visualizzare le linee di flusso e la pressione sulla superficie dei kart.


Linee di flusso sulla superficie dei kart



Pressione sulla superficie dei kart


Si riporta inoltre un'immagine delle linee di flusso realizzata sul piano orizzontale ad una quota simile a quella degli assi ruota.


Linee di flusso nel piano verticale passante per gli assi ruota


I risultati ottenuti mettono in mostra quanto il kart che segue sia favorito dalla scia di quello che precede, avvantaggiato dal fatto che il pilota è anche accucciato. Da un punto di vista qualitativo si può notare come il secondo kart debba fronteggiare una pressione decisamente meno elevata del primo kart; inoltre la scia generata dal kart che precede tende a richiudersi dopo il secondo kart, realizzando delle strutture vorticose più grandi e più stabili e minimizzando dunque la dissipazione. Si ricordia, infatti, che la maggior parte della dissipazione è imputabile alle strutture vorticose di piccola scala ed alla loro repentina formazione ai danni di quelle di grandi dimensioni, che invece sono responsabili della componente convettiva del flusso. Tali effetti sono anche visibili nell'ultima animazione allegata a fine articolo, dove le linee di flusso sono rappresentate su di un piano verticale che attraversa in successione i due kart: si può infatti notare come al passaggio del piano sulle ruote, si generino dei vortici che poi si staccano dal kart e come tali effetti siano più contenuti sul secondo kart.

Volendo invece quantificare i risultati nei coefficienti aerodinamici, si può notare dalla tabella che segue, come il Cx del secondo kart sia notevolmente ridotto e come sia leggermente diminuito anche quello del primo kart, rispetto alla sua configurazione isolata. Questo fatto si può spiegare considerando che l'insieme dei due kart è aerodinamicamente più performante dei due kart isolati. Bisogna notare che diminuisce anche la portanza di entrambi i kart, fatto anch'esso benefico in termini di aderenza.


Confronto tra i risultati ottenuti per i kart isolati e accodati


Questi risultati si riferiscono esclusivamente alla distanza tra i due kart considerata. Un diverso comportamento si ha per distanze differenti e per un eventuale disallineamento tra i kart, che diviene inevitabile in fase di sorpasso. E' possibile eseguire diverse simulazioni per considerare un intero set di distanze e disallineamenti per analizzare una fase completa di sorpasso.


Files allegati

stream_x
Animazione delle linee di flusso nel piano x
stream_y
Animazione delle linee di flusso nel piano y
stream_z
Animazione delle linee di flusso nel piano z
2kart_streamlines
Animazione delle linee di flusso dei due kart accodati




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