CFD vs FSI, a feasibility study on an F1 composite front wing
L’objectiu d’aquest projecte és comparar el comportament aerodinàmic d’un aleró de Formula 1 de material compost conforme amb la normativa tècnica de 2024 utilitzant simulacions de Interacció Fluid-Estructura (FSI) amb Dinàmica de Fluids Computacional (CFD). En base als resultats, es realitza un est...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositorio: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/457420 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2117/457420 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Formula One automobiles -- Aerodynamics CFD FSI F1 Formula 1 Front wing Fluid structure interaction Composite Fórmula 1 (Automòbils) -- Aerodinàmica Àrees temàtiques de la UPC::Aeronàutica i espai::Aerodinàmica |
| Sumario: | L’objectiu d’aquest projecte és comparar el comportament aerodinàmic d’un aleró de Formula 1 de material compost conforme amb la normativa tècnica de 2024 utilitzant simulacions de Interacció Fluid-Estructura (FSI) amb Dinàmica de Fluids Computacional (CFD). En base als resultats, es realitza un estudi de viabilitat de les simulacions FSI tenint en compte la naturalesa d’alta competició al Motorsport. D’aquesta manera es pretén aportar informació al camp d’estudi després d’identificar una manca a la literatura publicada fins al moment. La geometria en CAD s’ha generat utilitzant Siemens NX, i els models de simulació en FSI i CFD s’han dut a terme en base a pràctiques comuns a la indústria i el coneixement actual de F1, amb LS-Dyna i Star CCM+ respectivament. A continuació, es realitza l’estudi de viabilitat per analitzar si la precisió en aeroelasticitat que aporten les simulacions FSI compensa el seu cost computacional addicional comparat amb el CFD. Després de validar la conformitat de l’aleró davant la normativa tècnica, el model de CFD va ser validat amb èxit utilitzant la literatura i els estudis acadèmics publicats fins el moment. No obstant, el model FSI amb aleró rígid va presentar coeficients aerodinàmics que es desviaven considerablement del valors objectiu de validació. De totes formes, va ser possible realitzar l’estudi de viabilitat entre el models de FSI amb aleró rígid i flexible. Els resultats mostren que LS-Dyna no es un software recomanat per dur a terme simulacions FSI en substitució de CFD, ja que el 3% de variació en coeficients aerodinàmics provocats per l’aeroelasticitat no compensen l’increment del 130% en temps de modelatge i simulació. Aquest 3% de variació en rendiment s’atribueix a la deflexió vertical de l’aleró i el corresponent increment de l’efecte terra. |
|---|