Riassunto analitico
Le power-unit della Formula 1 sono uno dei sistemi più impegnativi da analizzare: devono fornire cifre di potenza incredibili pur essendo conformi a regolamenti tecnici molto rigidi, il che porta i produttori a investire enormi risorse economiche e tecniche nella ricerca del modo più creativo per aumentare l'efficienza. Inoltre, l'obiettivo di questa categoria di punta del motorsport è quello di essere sfruttata come ambiente di ricerca e test; lo sviluppo tecnico che avviene in questo settore è finalizzato all'implementazione di tali tecnologie nei veicoli stradali, negli anni a venire.
Questa tesi si propone la modellazione di una power-unit F1 nell'ambiente CFD-1D usando il software GT-Power, tenendo conto di tutti i vincoli riscontrati nel regolamento della FIA (architettura del motore, cilindrata, numero di cilindri, pressione massima di sovralimentazione...) e delle soluzioni tecniche che non sono esplicate in alcun documento, ma molto probabilmente implementate in macchine così sofisticate (ciclo Miller, sovralimentazione a pressione estremamente alta...); alcune di esse potrebbero persino sembrare controintuitive a primo impatto (sistema di aspirazione dimensionato in modo da evitare il più possibile l'accordatura dei cilindri...).
La tesi è divisa in cinque parti:
- Introduzione sulle equazioni di base che governano i motori a combustione interna e sui calcoli nell'ambiente di simulazione CFD-1D
- Procedura di modellazione e calibrazione di un V-8 sovralimentato per un'applicazione GT: questa sezione richiama l'attività di formazione svolta per imparare come funziona il software
- Esposizione e analisi critica dei vincoli significativi nei regolamenti F1 2023 e 2026
- Modellazione e ottimizzazione di un V-6 sovralimentato Formula 1 conforme al regolamento del 2023
- Modellazione e ottimizzazione di un V-6 sovralimentato Formula 1 conforme al regolamento del 2026
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Abstract
Formula 1 power-units are one of the most challenging systems to analyse: they must provide incredible power figures while being compliance with a very strict technical regulation, which leads manufacturers to invest the huge amount of available economical and technical resources in the pursuit of the most creative way to increase efficiency as well.
Moreover, the goal of this motorsport peak category is intended to be exploited as a research and testing environment; technical solutions invented in this field are likely to be applied on road cars in the years to come.
This thesis aims at modelling an F1 Power-unit in the GT-Power CFD-1D environment, taking into consideration all constraints found in the FIA regulation (engine architecture, displacement, number of cylinders, maximum boost pressure…), and technical solutions which are not explicated in any document, but very likely to be implemented in such sophisticated machines (Miller cycle, extremely high pressure forced induction…); some of them could even seem counter-intuitive at a first glance (de-tuned intake system…).
The thesis is divided into five parts:
- Introduction on the basic equations governing internal combustion engines and the calculations in the CFD-1D simulation environment
- Modelling and calibration procedure of a Turbocharged V-8 for a GT application: this section recalls the training activity carried out to learn how the software works
- Presentation and critical analysis of the most significant constraints found in the 2023 and 2026 F1 regulation
- Modelling and optimization of a Formula 1 Turbocharged V-6 compliant with the 2023 regulation
- Modelling and optimization of a Formula 1 Turbocharged V-6 compliant with the 2026 regulation
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