Gallerie del vento nella F1: la luce laser che cambia tutto

Le squadre di Formula 1 investono costantemente nell’aggiornamento e nel perfezionamento delle proprie strutture di ricerca e sviluppo. Un elemento chiave di questa attività è rappresentato dalle gallerie del vento, strumenti fondamentali per analizzare il comportamento aerodinamico delle monoposto. In questo articolo si approfondiscono le tecnologie più avanzate impiegate in queste strutture, con particolare attenzione alle metodologie di simulazione numerica e alle innovazioni nelle attrezzature di test.

le tecniche di simulazione e analisi aerodinamica in F1

la CFD: un metodo digitale per lo studio dei flussi d’aria

La Computational Fluid Dynamics (CFD) rappresenta una tecnologia all’avanguardia che utilizza modelli matematici complessi e algoritmi sofisticati per studiare l’interazione tra i fluidi e le superfici delle monoposto. Questa tecnica consente di analizzare il comportamento del flusso d’aria intorno al veicolo senza la necessità di produrre prototipi fisici. Attraverso software altamente evoluti, è possibile visualizzare il modo in cui l’aria si muove e interagisce con la vettura, facilitando così ottimizzazioni aerodinamiche più rapide ed efficaci.

Per validare i risultati ottenuti tramite CFD, si ricorre poi alla prova in galleria del vento, dove vengono utilizzati modelli in scala ridotta della monoposto reale. Questi modelli sono sottoposti a flussi d’aria generati da ventilatori capaci di raggiungere velocità fino a 180 km/h, come previsto dagli standard regolamentari.

innovazioni nelle gallerie del vento

strutture tradizionali e materiali moderni

Nel passato, le gallerie del vento impiegavano tappeti mobili realizzati con griglie metalliche che permettevano di simulare il movimento della vettura sulla pista. La velocità del modello era sincronizzata con quella del flusso d’aria per controllare lo “strato limite”, ovvero la zona in cui la differenza di velocità tra fluido esterno e interno supera l’1%. Oggi si preferiscono tappeti rivestiti con materiali gommosi o plastici, che migliorano significativamente la gestione dello strato limite grazie a un controllo più preciso delle deformazioni e della pressione.

evoluzione dei modelli sperimentali

I modelli in scala ora sono progettati per essere estremamente aderenti alle caratteristiche reali della vettura, anche nella parte inferiore. La loro forma deve essere compatta per consentire indagini approfondite su perdite di carico e altre componenti aerodinamiche cruciali. Si passa dall’indagine solo longitudinale a studi più complessi che includono anche imbardata e sterzata, misurando forze laterali oltre alla downforce e alla resistenza all’avanzamento.

strumentazioni avanzate per lo studio dei flussi d’aria

sistemi PIV: Particle Image Velocimetry

In aggiunta ai tradizionali sensori, negli ultimi anni si è diffuso l’utilizzo della Particle Image Velocimetry (PIV), tecnologia che permette di visualizzare dettagliatamente il campo di moto dell’aria. Questa tecnica utilizza un raggio laser montato sulle pareti della galleria del vento insieme a telecamere ad altissima definizione che catturano immagini dei vortici ed eventuali deviazioni nel flusso aerodinamico.

Il sistema PIV può essere spostato lungo diverse sezioni della monoposto per analisi mirate ed è compatibile con gli attuali strumenti digitali impiegati durante le sessioni di test liberi o prove ufficiali. La sua introduzione rappresenta un passo decisivo verso una comprensione sempre più dettagliata delle dinamiche aerodinamiche coinvolte.

limiti degli impianti esistenti e prospettive future

I moderni wind tunnel presentano ancora alcune limitazioni legate alle dimensioni degli spazi disponibili; infatti non tutti possono ospitare più sistemi PIV contemporaneamente o consentire un’analisi simultanea completa dei dati raccolti durante i test. Per ovviare a questi problemi si stanno adottando nuove soluzioni tecnologiche come schermi schermanti le pareti laterali o postazioni completamente chiuse con telecamere digitalizzate invece che vetrate trasparenti.

Sempre più team come McLaren o Aston Martin investono in strutture nuove dotate delle ultime innovazioni tecnologiche, mentre altri impianti meno recenti mostrano i limiti derivanti dall’obsolescenza degli strumenti usati nel tempo.

• Squadre: McLaren, Aston Martin
• Aziende: Sauber Petronas, Mercedes AMG, Andretti Autosport
• Sistemi: CFD, Particle Image Velocimetry (PIV)
• Tecnologie: wind tunnel tradizionale, sistemi avanzati di sensori e telecamere digitalizzate