• aerodinamica
• motociclo
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• ottimizzazione
• sensibilità

L’aerodinamica gioca un ruolo chiave nella dinamica di un motociclo, sia che esso sia destinato all’utilizzo stradale, sia che sia progettato per correre in pista. Ducati Corse porta avanti da anni un grande lavoro di sviluppo aerodinamico finalizzato al disegno di carene sempre più efficaci e performanti al fine di rendere sempre più competitive le proprie moto.
Il progetto che viene descritto in questo documento di tesi s’inserisce all’interno di questo ambito e si focalizza sullo studio dell’influenza delle caratteristiche aerodinamiche sulle prestazioni del motociclo. Nello specifico, si fa riferimento al veicolo iscritto al Campionato Mondiale Superbike (Ducati Panigale R).
In particolare, questo progetto può essere ricondotto a due macro-analisi.
La prima di esse concerne lo studio analitico di due modelli bidimensionali che descrivono la moto in fase di frenata e di accelerazione in condizione di ribaltamento incipiente, a rollio nullo. Dalla risoluzione di questi due modelli sono state estratte delle formulazioni relativamente semplici della decelerazione (per il primo modello), dell’accelerazione (per il secondo modello) e del coefficiente di aderenza impegnato dallo pneumatico in questi due casi. A partire da esse, si sono poi effettuate delle prime considerazioni importanti sull’effetto dei coefficienti aerodinamici in queste due condizioni dinamiche. L’ultimo passo di questo studio, infine, ha visto la definizione di due problemi di ottimizzazione multi-obbiettivo finalizzati allo studio della decelerazione, dell’accelerazione e dei coefficienti di aderenza impegnati al variare dei coefficienti aerodinamici. In questo modo è stato possibile comprendere come ogni singolo termine aerodinamico presente nelle formule influisce sui risultati ed indagare la presenza di eventuali valori di ottimo. In questa fase si sono cercati i valori che portano all’ottenimento di massime decelerazioni ed accelerazioni a fronte di coefficienti di aderenza impegnati minimi.
La seconda macro-analisi, invece, viene svolta attraverso l’utilizzo di un programma multibody sviluppato internamente all’Azienda, in grado di simulare il comportamento del motoveicolo in funzione del tracciato scelto e delle caratteristiche del motociclo stesso. Si sono realizzate quattro simulazioni di riferimento per altrettanti tracciati selezionati tra quelli nei quali si sono svolte le gare del Campionato Mondiale Superbike 2014, servendosi dei parametri caratteristici della moto reale. Successivamente, ciascuna simulazione è stata ripetuta sei volte, variando opportunamente, di volta in volta, ciascuno dei coefficienti aerodinamici. Il confronto di queste simulazioni con le rispettive di riferimento permette di determinare la sensibilità delle performance del veicolo alla variazione dei coefficienti stessi. Il tutto è stato fatto per tre carene differenti. I risultati più interessanti sono stati ulteriormente approfonditi andando a studiare le ragioni fisiche che hanno portato al miglioramento o al peggioramento della prestazione del motociclo.
L’obbiettivo di queste analisi è la raccolta di una serie di indicazioni generali che possano servire come linea guida per lo sviluppo aerodinamico di nuove carene.

Aerodynamics plays a key role in the dynamics of a motorbike, regardless of the destination of use (road or racing). Ducati Corse has been investing resources in aerodynamic development for years, in order to design new bodyworks. The goal is to improve the performance of the vehicle increasing the aerodynamic efficiency. The project described in this thesis is part of that field and focuses on the influence of aerodynamic characteristics on the performance of the motorcycle. In particular, it refers to the motorbike entrant to World Superbike Championship (Ducati Panigale R). The project can be resumed in two macro-analysis. The first analysis concerns the study of two two-dimensional models of motorbike in braking and in acceleration, with roll angle null and incipient capsizing condition. Four easy formulas have been extracted from these models: two for deceleration (concerning the braking case) and acceleration (for the acceleration case) and two for the grip coefficient for both. These formulas have been used to analyze the effect of aerodynamic coefficients in these dynamic situations. To complete the analysis, two multi-objective optimization problems were created to study the results of deceleration, acceleration and grip coefficient by changing aerodynamic coefficients (the other parameters were taken from the real bike). In this way, it’s possible to understand how every single aerodynamic term influences the results and to discover if any optimal values exist. This analysis aims to find the maximum decelerations and accelerations, and the minimum grip coefficient that it’s possible to obtain. The second analysis, instead, is based on the use of a Ducati’s private multibody software for motorcycle dynamics simulation. This program can calculate the lap time starting from the characteristics of the motorbike and from the track design. The first step was to realize four reference simulations for four racing circuits chosen among those of World Superbike Championship 2014. Then, every simulation was repeated six times, each time changing, one by one, the value of the aerodynamic coefficients. The comparison of these simulations with the respective of reference shows the sensitivity of the motorcycle’s performance by varying the aerodynamic coefficient. This study was done for three different bodyworks. The most interesting results have been deeply examined through the study of the physical reasons that led to an advantage or disadvantage on the lap time. The purpose of this project is the creation of a database of general informations that should be used to design the evolutions of the actual bodyworks of Ducati Panigale R racing version.