Riassunto analitico
Il presente lavoro di tesi si inserisce nell’ambito dell’analisi numerica multi-fisica
applicata al settore Motorsport, con particolare riferimento allo studio
dell’interazione aeroelastica nella carrozzeria multimateriale della vettura Le
Mans Hypercar Toyota GR010 Hybrid. L’attività è stata svolta in collaborazione
con Toyota Gazoo Racing Europe, con l’obiettivo di sviluppare una metodologia
computazionale per la simulazione dell’interazione fluido-struttura (FSI) in
regime stazionario. La metodologia proposta adotta un approccio partizionato con
accoppiamento debole, in cui le sollecitazioni aerodinamiche calcolate mediante
CFD (OpenFOAM) sono trasferite al modello strutturale (OptiStruct) tramite
un’operazione di mappatura implementata in ambiente ANSA. La risposta elastica
ottenuta viene successivamente impiegata per aggiornare la geometria del
dominio fluido, chiudendo il ciclo iterativo attraverso un algoritmo di controllo
sviluppato in Python. Il modello strutturale è stato definito mediante elementi
finiti con materiali ortotropi rappresentativi della laminazione dei compositi
impiegati. L’analisi ha previsto il confronto tra accoppiamenti unidirezionali e
bidirezionali, la valutazione della convergenza del processo iterativo e lo studio
di layup ottimizzati per l’incremento della deflessione. I risultati dimostrano la
validità dell’approccio proposto per la previsione del comportamento aeroelastico
della carrozzeria, evidenziando il potenziale della metodologia come strumento
di supporto alle decisioni progettuali in fase di sviluppo aerodinamico e
strutturale.
|
Abstract
This thesis is part of a multi-physics numerical analysis applied to the Motorsport
sector, specifically focusing on the study of aeroelastic interaction within the
multi-material bodywork of the Le Mans Hypercar Toyota GR010 Hybrid. The
work was carried out in collaboration with Toyota Gazoo Racing Europe, with the
aim of developing a computational methodology for simulating fluid-structure
interaction (FSI) in a steady-state regime. The proposed methodology adopts a
partitioned approach with weak coupling, where aerodynamic forces, calculated
via CFD (OpenFOAM), are transferred to the structural model (OptiStruct)
through a mapping operation implemented within the ANSA environment. The
resulting elastic response is then used to update the fluid domain geometry,
closing the iterative loop through a control algorithm developed in Python. The
structural model was defined using finite elements with orthotropic materials
representative of the composite laminates employed. The analysis included
comparisons between unidirectional and bidirectional coupling methods,
evaluation of the convergence of the iterative process, and the study of optimized
layups for reducing deformations. The results validate the proposed approach for
predicting the aeroelastic behaviour of the bodywork, demonstrating the potential
of the methodology as a valuable decision-support tool in both aerodynamic and
structural development phases.
|
