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Technische Analyse: CFD im F1-Design (Teil 2)

Technische Analyse: CFD im F1-Design (Teil 2)

Teil 2

CFD ist ein sehr effektives Werkzeug, mit dem das Team den Luftfluss rund um das Fahrzeug darstellen kann. Gleichzeitig wird es direkt beim Design der Komponenten eingesetzt. Beim Designprozess eines neuen Frontflügels für ein spezielles Aerodynamik-Update wird zum Beispiel eine bestimmte Zahl an CFD-Optimierungen berechnet. Dieser Prozess ist zum Großteil automatisiert, wodurch in kürzester Zeit hunderte Frontflügel-Geometrien analysiert werden können, bevor diejenige mit der erwünschten aerodynamischen Charakteristik ausgewählt wird. Diese Geometrie wird dann hergestellt und im Windkanal getestet, um deren Eigenschaften zu bestätigen. Danach wird sie für das Rennauto produziert.

Ein weiteres Beispiel für den vorteilhaften Einsatz von CFD sind große Designmodifikationen, etwa eine Veränderung des Radstandes. In der virtuellen Welt von CFD müssen keine physischen Komponenten hergestellt werden, also kann in nur wenigen Tagen eine Vielzahl verschiedener Radstände analysiert werden. Auf diese Weise entstehen deutliche Kosten- und Zeitvorteile.

Angesichts eines so leistungsstarken Werkzeugs wie CFD fragen Sie sich vielleicht: "Wozu brauchen wir dann überhaupt noch einen Windkanal?" Diese Frage ist berechtigt; allerdings ist der Windkanal auch weiterhin ein sehr wichtiger Teil des Prozesses. Er wird nicht nur für weitere Aerodynamiktests verwendet, sondern auch dazu, die CFD-Ergebnisse zu bestätigen. Dieser Prozess beinhaltet Vergleiche zwischen den Kräften und Drücken auf dem Windkanalmodell und jenen, die in der CFD-Simulation berechnet wurden. So wird sichergestellt, dass die CFD-Ergebnisse nicht von der realen Welt abweichen.

CFD wird in der Formel 1 hauptsächlich für das aerodynamische Design eingesetzt. Es kann aber auch bei der Analyse von Flüssigkeiten genutzt werden. Demnach wird CFD im Motorendesign für die Lufteinlässe, die Verbrennung im Zylinder und Auspuffe verwendet. Dabei wird die Bewegung des Benzins im Tank simuliert, während das Auto auf der Rennstrecke fährt. Auch der Hitzetransfer und die Temperaturen in den Bremsen werden analysiert.

Bei der andauernden Suche nach Hundertstel- und Tausendstelsekunden konzentrieren sich die Formel 1-Teams immer mehr auf fortgeschrittene Technik. Da die Autos immer ausgeklügelter werden und die Computerleistung stetig weiter ansteigt, ist sicher, dass CFD auch zukünftig eine immer wichtigere Rolle beim Design eines siegreichen Formel 1-Autos spielen wird.

Besonderen Dank an Henrik Diamant, Lucy Gagliardi und Victor Miyakawa.

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