用CFD分析法拉利F1-75侧箱的空力特性,果然有意外发现

用CFD分析法拉利F1-75侧箱的空力特性,果然有意外发现

法拉利近日发布了2022赛季新车F1-75,赛车激进的外观设计让人欣喜若狂,但同时也充满质疑,尤其是赛车的侧箱设计的确颠覆了认知,车迷朋友们还给它取了很多有趣的名字,比如鲍鱼侧箱、山谷效应侧箱,还有浴缸侧箱。在社交媒体上,很多车迷对于法拉利的侧箱设计褒贬不一,而绝大部分人认为这种设计不会有所作为,所以今天小编带大家从气动布局仿真数据来说明该设计的好坏,用CFD(计算机仿真设计)对法拉利赛车的侧箱进行了分析,结果有意外发现!

上图为迈凯伦MCL36的气动模型,下图为法拉利F1-75的气动模型

上图为迈凯伦MCL36的气动模型,下图为法拉利F1-75的气动模型

本图为阿斯顿马丁AMR22的气动模型,侧箱上表面更加光滑

除非我们有F1-75几何形状和法拉利自己CFD设置,否则试图弄清楚它的总体优缺点有多大是没有意义的。接下来,我们分别从侧箱的进气口、上表面和尾部对三种不同的气动模型进行了分析:

很明显,浴缸侧箱进气口下方的区域是一个高压区,会在文丘里隧道入口处的底板上表面形成下压力,同时在侧箱进气口的下缘产生向上的升力。
可以看到F1-75侧箱的上表面相当长,在侧箱前部,就像常规设计的侧箱一样,浴缸侧箱也会产生一些升力,但在其中后部,会产生一个高压区,这对于赛车的中后部下压力绝对有帮助,这也是法拉利正在寻求的好处之一。仿真数据证明,浴缸侧箱与常规侧箱相比,赛车中前部的升力增加了100%。如前所述,底板前部产生的下压力在一定程度上抵消了这一点,而与阿斯顿马丁AMR22的侧箱相比,差异要大得多,AMR22几乎只能在侧箱顶部表面产生升力。

浴缸侧箱的后表面与尾部扩散器的上表面协同,形成一个压力更高的区域,这等于直接增加了赛车尾部的下压力,但同时也增加了浴缸侧箱后部的压力,又等于变向地减少了阻力。与常规的侧箱设计相比,仅浴缸侧箱区域的阻力就减少了50%,这就是法拉利将侧箱一直延伸到赛车尾部的主要原因,车队可以利用这种设计来减少直道上的阻力。

就侧箱上的鲨鱼鳃设计而言,它们很可能是定向的,巧妙的是鲨鱼鳃出风口的形状和布局,以及每条鲨鱼鳃所在的位置都与流过该条鲨鱼鳃表面的气流方向有很强的关联性,使得鲨鱼鳃不光有增强气流的作用,还能起到所谓的“包裹”作用,可以让流经浴缸内部的气流尽可能少地外溢,这也是法拉利为什么采用更大、更宽的散热器进气口以提高进气量的原因。

我们来看看横截面的风速图。第一张图片离地间隙0.1米,第二张离地间隙0.3米。

在离地间隙0.1米处,前胎引发的涡流没有明显的优势,两张图上所显示的涡流流速差不多,而在离地间隙0.3米处,前胎所引发的涡流以及流向后胎的气流差异是显而易见的。在浴缸侧脚模型中,底板入口处的裙栅创造了一个通往后胎的尾流,压力的差异也可以在第一张比较图片中看到。图中蓝色部分所代表的流速较低的气流直接流向后胎,表明这部分区域的增压要低得多,换句话说,与常规的侧箱设计相比,间接地导致了后胎的阻力下降了10%以上。

同时,与常规的侧箱设计相比,浴缸侧箱模型的赛车中后部下压力增加了约1-2%,这并不是真实的数值,因为下压力的提高在很大程度上取决于赛车的整体几何外形和所有部件之间的协同。但有一点是可以明确的,那就是浴缸侧箱所带来的低阻优势,按照CFD仿真数据,
浴缸侧箱模型的阻力比常规的侧箱设计少约11%!

由于法拉利不得不尽可能增加侧箱的长度才能利用坡道增压来减少阻力,看起来法拉利的团队试图利用山谷效应来抵消这个区域所产生的下压力,与阿斯顿马丁的侧箱相比,这一点非常清楚。另外法拉利还结合了冷却通道和鲨鱼鳃式的设计,使之效果更加明显。

总体而言,法拉利F1-75的侧箱设计的目的在于能够在直道上获得更小的阻力,而在高速弯角里,则有助于提高赛车的尾部下压力,总体效果如何还要等到巴塞罗那和巴林的两次冬测才能初现端倪,希望届时法拉利赛车能够体现出CFD仿真的效果。

以上就是本期的全部内容,如有不同意见,请在评论区留言。