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...

ver descrição completa

Detalhes bibliográficos
Autor: Viedma Gonzalez, Arnau
Formato: tesis de maestría
Fecha de publicación:2025
País:España
Recursos:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Repositorio:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Idioma:inglés
OAI Identifier:oai:upcommons.upc.edu:2117/457420
Acesso em linha:https://hdl.handle.net/2117/457420
Access Level:acceso abierto
Palavra-chave: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
id ES_44b4cbf58dc5795ea06610beadbfd41b
oai_identifier_str oai:upcommons.upc.edu:2117/457420
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv CFD vs FSI, a feasibility study on an F1 composite front wing
title CFD vs FSI, a feasibility study on an F1 composite front wing
spellingShingle CFD vs FSI, a feasibility study on an F1 composite front wing
Viedma Gonzalez, Arnau
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
title_short CFD vs FSI, a feasibility study on an F1 composite front wing
title_full CFD vs FSI, a feasibility study on an F1 composite front wing
title_fullStr CFD vs FSI, a feasibility study on an F1 composite front wing
title_full_unstemmed CFD vs FSI, a feasibility study on an F1 composite front wing
title_sort CFD vs FSI, a feasibility study on an F1 composite front wing
dc.creator.none.fl_str_mv Viedma Gonzalez, Arnau
author Viedma Gonzalez, Arnau
author_facet Viedma Gonzalez, Arnau
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv García-Almiñana, Daniel
dc.subject.none.fl_str_mv 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
topic 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
description 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.
publishDate 2025
dc.date.none.fl_str_mv 2025
2025-07-17
2026
2026-03-12
dc.type.none.fl_str_mv master thesis
http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
NA
http://purl.org/coar/version/c_be7fb7dd8ff6fe43
dc.type.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
dc.identifier.none.fl_str_mv https://hdl.handle.net/2117/457420
url https://hdl.handle.net/2117/457420
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
eng
language_invalid_str_mv Inglés
language eng
dc.rights.none.fl_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.rights.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
application/pdf
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
publisher.none.fl_str_mv Universitat Politècnica de Catalunya
dc.source.none.fl_str_mv reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
instname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
instname_str Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
reponame_str UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
collection UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869407112121024512
spelling CFD vs FSI, a feasibility study on an F1 composite front wingViedma Gonzalez, ArnauFormula One automobiles -- AerodynamicsCFDFSIF1Formula 1Front wingFluid structure interactionCompositeFórmula 1 (Automòbils) -- AerodinàmicaÀrees temàtiques de la UPC::Aeronàutica i espai::AerodinàmicaL’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.El objetivo de este proyecto es comparar el comportamiento aerodinámico de un alerón de Fórmula 1 de material compuesto conforme a la normativa técnica de 2024 utilizando simulaciones de Interacción Fluido-Estructura (FSI) y de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). En base a los resultados, se realiza un estudio de viabilitat de las simulaciones FSI teniendo en cuenta la naturaleza de la alta competición en el Motorsport. De esta manera se pretende aportar información al campo de estudio después de identificar una falta de información en la literatura publicada hasta el momento. La geometria en CAD se ha generado utilizando Siemens NX, i los modelos de simulación en FSI y CFD se han llevado a cabo en base a las prácticas comunes en la indústria y el conocimiento actual de F1, con LS-Dyna y Star CCM+ respectivamente. A continuación, se realiza el estudio de viabilidad para analizar si la precisión en aeroelasticidad que aportan las simulaciones FSI compensa su coste computacional adicional comparado con el CFD. Después de validar la conformidad del alerón con la normativa técnica, el modelo de CFD fue validado con éxito utilizando la literatura y los estudios académicos publicados hasta el momento. Sin embargo, el modelo FSI con alerón rígido presentó coeficientes aerodinámicos que se desvían considerablemente de los valores objetivos de validación. De todas formas, fue posible realizar el estudio de viabilidad entre los modelos de FSI con alerón rígido y flexible. Los resultados muestran que el LS-Dyna no es un software recomendado para realizar simulaciones FSI en sustitución de CFD, ya que el 3% de variación en coeficientes aerodinámicos provocados por la aeroelasticidad no compensan el incremento del 130% en tiempo de modelaje y simulación. Este 3% de variación en rendimiento se atribuye a la deflexión vertical del alerón y el correspondiente incremento del efecto suelo.This project aims to compare the aerodynamic performance of a composite front wing compliant with the 2024 Formula 1 technical regulations using Fluid-Structure Interaction (FSI) and Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations, after identifying a knowledge gap in the published literature. Based on the obtained outputs, an insight into the feasibility of FSI simulations is provided considering the high-competition nature of motorsport. The front wing CAD geometry was generated using Siemens NX, and the corresponding FSI and CFD modelling were performed according to industry best practices and current F1 knowledge, with LS-Dyna and Star CCM+, respectively. Next, a feasibility study was conducted to assess whether the precision in aeroelasticity provided by FSI simulations com-pensates for their higher computational cost compared to CFD. After verifying the compliance of the front wing CAD against technical regulations, the CFD model was successfully validated against the literature. However, the LS-Dyna FSI model with a rigid wing presented aerodynamic coefficients that deviated considerably from the validation values. Nonetheless, it was still possible to perform a feasibility study between the FSI models with a rigid wing and a flexible wing. Findings suggest that LS-Dyna is not a recommended software for FSI modelling in substitution of CFD, given the 130% increased modelling and simulation time in front of a 3% variation in aerodynamic coefficients. This latter variation was attributed to the front wing’s aeroelasticity and its downward deflection increasing the ground effect.Universitat Politècnica de CatalunyaGarcía-Almiñana, Daniel20252025-07-1720262026-03-12master thesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccNAhttp://purl.org/coar/version/c_be7fb7dd8ff6fe43info:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/2117/457420reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPCinstname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)Inglésengopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:upcommons.upc.edu:2117/4574202026-05-27T15:37:01Z
score 15,811543

Registos relacionados