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Corso di Laurea e Dipartimento di Ingegneria Meccanica

 
 

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Lap Time Simulation


TVK Ricerca Meccanica Strutturale


Il Gruppo TVK in collaborazione con il Prof. Carrese dell’Università Roma 3 ha recentemente seguito una tesi mirata all’identificazione delle caratteristiche di una vettura di Formula Renault 2000 impegnata nella percorrenza del circuito del Mugello, mediante l’impiego del software LapSim, prodotto dalla Bosch.


Una monoposto Formula Renault 2000

LapSim, attraverso il modello matematico del sistema cassa-sospensioni-pneumatici, simula il moto della vettura. In particolare, simula la percorrenza virtuale di una traiettoria nel minor tempo possibile, utilizzando il modello di veicolo costantemente al cento per cento delle capacità. Il modello di veicolo è completamente parametrico ed è possibile tarare i parametri del simulatore in maniera da ottenere una buona rispondenza fra i risultati del modello e la prestazione ottenuta dal pilota.
Mentre è possibile simulare il comportamento della vettura, è evidente che non è possibile fare altrettanto col pilota. In generale, le azioni del pilota e del simulatore, su sterzo, acceleratore e freno, durante la percorrenza della stessa traiettoria, non saranno le stesse. Quindi, sulla percorrenza del giro di pista, il pilota ed il simulatore non eseguono manovre identiche, cioè non eccitano il sistema vettura con forzanti identiche. Questo rende più complesso il confronto tra i dati, e l’interpretazione dei risultati sperimentali deve essere molto accurata, e condotta analizzando separatamente i vari tratti del percorso.
I dati sperimentali sono costituiti dalle time histories di grandezze acquisite durante il giro di pista da un sistema per l’aquisizione dati prodotto dalla Aim, costituito da un data logger e da un set di sensori che consentono la misura di: velocità delle ruote anteriori, giri motore, posizione farfalla, angolo di sterzo, accelerazione trasversale e longitudinale.
Il software di simulazione, dai dati raccolti, permette quindi di ricavare la traiettoria percorsa dal pilota. Avendo a disposizione i dati ottenuti dal simulatore, la prima fase del lavoro si concretizza nell’individuazione dei punti della traiettoria in cui il pilota “reale” e quello “virtuale” abbiano agito sulla vettura con forzanti identiche. Si cerca in sostanza di selezionare manovre identiche, su cui focalizzare l’analisi. Successivamente, si procederà alla modulazione delle grandezze incognite da identificare (caratteristiche dei pneumatici e assetto aerodinamico) fino ad ottenere un buon accordo tra i risultati sperimentali e simulati.
La caratterizzazione delle grandezze incognite passa attraverso lo studio della dinamica longitudinale e trasversale. Una sostanziale coincidenza della velocità massima tra valore reale e simulazione, identifica il drag coefficient (coefficiente di resistenza aerodinamica).

Caratterizzazione aerodinamica

La capacità delle due vetture di sviluppare le stesse accelerazioni laterali, è funzione invece del lift coefficient (coefficiente di portanza aerodinamica) ma anche, ovviamente, delle caratteristiche dei pneumatici. Drag e lift coefficient non sono indipendenti, ma intimamente legati tra di loro.
Attraverso un attento studio delle accelerazioni laterali ad ogni velocità, si può giungere ad una corretta identificazione del lift coefficient e delle caratteristiche dei pneumatici.

Identificazione caratteristiche dei pneumatici

A caratterizzazione ultimata il modello e la monoposto reale devono essere capaci di garantire le medesime prestazioni assolute, pur non avendo, in generale, lo stesso tempo sul giro. Il tempo calcolato dal simulatore risulta infatti sempre minore del tempo reale, rappresentando il limite teorico a cui può arrivare il pilota sfruttando al meglio la macchina.





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