Riassunto analitico
Questa tesi presenta uno studio sul miglioramento aerodinamico di una vettura da competizione Formula Opel Lotus della fine degli anni ’80, con un focus sulle modifiche alla sezione posteriore del fondo. La configurazione aerodinamica originale viene valutata mediante simulazioni CFD eseguite con OpenFOAM, con l'obiettivo di individuare opportunità di incremento dell'efficienza aerodinamica e della generazione di carico. L'analisi comprende condizioni sia in linea retta sia con angolo di imbardata e rollio, per approssimare il comportamento in curva e replicare scenari di gara realistici. Vengono generate mesh computazionali di alta qualità utilizzando gli strumenti di OpenFOAM; inoltre, viene adottato il modello di mezzo poroso per rappresentare l'influenza del radiatore e dei cerchi delle ruote, e viene selezionato il modello di turbolenza k-omega SST per catturare accuratamente il comportamento complesso del flusso, definendo condizioni iniziali e al contorno appropriate per riflettere l'ambiente fisico. Il processo di progettazione del nuovo diffusore prevede diverse iterazioni, ciascuna valutata tramite CFD per migliorare l’adesione del flusso e l'incremento del carico aerodinamico. Elementi chiave come strakes e vortex generator vengono integrati per gestire la curvatura del flusso, ritardare la separazione e mitigare l’effetto del disturbo generato dalle ruote posteriori. La configurazione finale del diffusore porta a un sostanziale miglioramento delle prestazioni aerodinamiche. I risultati mostrano una riduzione del tempo sul giro di 0,85 secondi sul circuito di Pomposa con la nuova configurazione. Il coefficiente di portanza Cl aumenta da 0,915 a 1,719, mentre il coefficiente di resistenza Cd si riduce da 0,708 a 0,699. Inoltre, il bilanciamento aerodinamico si sposta dal 58,23% al 51,96%, indicando un miglioramento della stabilità del veicolo. Questi risultati confermano l'efficacia delle strategie progettuali adottate nel migliorare le prestazioni aerodinamiche della vettura.
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Abstract
This thesis presents a study on the aerodynamic improvement of a late 1980s Formula Opel Lotus race car, focusing on modifications to its rear underbody section. The original aerodynamic configuration is evaluated using CFD simulations performed with OpenFOAM, aiming to identify opportunities for enhancing aerodynamic efficiency and downforce generation. The analysis includes both straight-line and yawed and rolled conditions to approximate cornering and replicate realistic racing scenarios. High-quality computational meshes are generated using OpenFOAM utilities, porous media modeling is adopted to account for the influence of the radiator and wheel rims and the k-omega SST turbulence model is selected to accurately capture complex flow behavior, with appropriate boundary and initial conditions defined to reflect the physical environment. The design process of the new diffuser involves multiple iterations, each assessed through CFD to enhance flow attachment and downforce production. Key features such as strakes and vortex generators are integrated to manage flow curvature, delay separation and mitigate the impact of rear wheel wake. The final diffuser configuration leads to a substantial improvement in aerodynamic performance. Results demonstrate a lap time reduction of 0.85 seconds on the Pomposa circuit with the updated configuration. The lift coefficient Cl increases from 0.915 to 1.719, while the drag coefficient Cd decreases from 0.708 to 0.699. Furthermore, the aerodynamic balance shifts from 58.23% to 51.96%, indicating an enhancement in vehicle stability. These outcomes confirm the effectiveness of the adopted design strategies in improving the aerodynamic performance of the vehicle.
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