Riassunto analitico
L’introduzione del nuovo regolamento FIA Formula 1 del 2022 ha visto un ritorno dell’effetto suolo nella massima competizione motoristica mondiale. Effetto indesiderato è stato quello di riportare in vita il cosiddetto “Porpoising”, un fenomeno di bouncing verticale dovuto alla sensibilità del carico aerodinamico delle monoposto alle altezze da terra. L’obiettivo di questa tesi è stato, dunque, affrontare l’analisi di stabilità della dinamica verticale di vetture da competizione in effetto suolo. Partendo dall’analisi dell’effetto delle componenti non stazionarie della forza aerodinamica verticale deportante, si è inizialmente usata una modellazione basata sulla variazione dell’angolo d’attacco, ma data l’inadeguatezza di tale modello in presenza di effetto suolo, sulla base di studi precedenti presenti in letteratura, si è passato all’implementazione di una descrizione aeroelastica con modelli viscoelastici elementari. L’analisi è stata effettuata prima su un modello linearizzato a singolo grado di libertà, poi su modelli linearizzati a due gradi di libertà con scuotimento e beccheggio, indagando l’effetto delle componenti delle matrici aeroelastica e aeroviscosa e creando delle mappe di stabilità mediante l’applicazione del criterio di Routh-Hürwitz.
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Abstract
The introduction of the 2022 FIA Formula 1 new technical regulations saw the return of ground effect at the pinnacle of motorsport. The unwanted effect was to bring back the so-called “Porpoising”, a vertical bouncing phenomenon due to the sensitivity of single seaters’ downforce to ride height. Thus, the main goal of this thesis project was to analyse the stability of the vertical dynamics of high-performance racecars in ground effect. Starting from the analysis of the effect of non-stationary components of the vertical aerodynamic force, a model based on the variation of the effective incidence angle was used first, but due to the inadequacy of this model in presence of ground effect, an aeroelastic description with elementary viscoelastic models was then developed. It was applied on a linearized single-degree-of-freedom model and on a better representing two-degree-of-freedom linearized model with heaving and pitch, in order to study the effect of the components of the aeroelastic and aeroviscous matrices and to create stability maps by applying the Routh-Hürwitz criterion.
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