Diseño Aerodinámico y Estructural de un Conjunto de Alas Frontales de Fórmula Uno 2022
Autores: Castro, Xabier; Rana, Zeeshan A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Diseño Aerodinámico y Estructural de un Conjunto de Alas Frontales de Fórmula Uno 2022
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Cargas aerodinámicas
Dispositivos en los extremos de las alas
Diseño estructural
Métodos numéricos
Métodos de validación
Configuraciones estructurales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las cargas aerodinámicas generadas en un ala son críticas en su diseño estructural. Cuando se seleccionan alas de múltiples elementos con dispositivos en los extremos, es esencial identificar y cuantificar su comportamiento estructural para evitar deformaciones indeseables que degraden el rendimiento aerodinámico. Esta investigación investiga estas cuestiones utilizando métodos numéricos (Dinámica de Fluidos Computacional y Análisis de Elementos Finitos), empleando métodos de validación exhaustivos para garantizar la precisión de los resultados y evaluar su incertidumbre. En primer lugar, se lleva a cabo una investigación exhaustiva de cuatro configuraciones base, empleando las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds y el modelo de turbulencia k- SST (Transporte de Esfuerzo Cortante) para analizar y cuantificar los parámetros aerodinámicos y estructurales más importantes. Se analizan varias configuraciones estructurales, incluyendo diferentes materiales (aleaciones metálicas y dos compuestos reforzados con fibra diseñados). Se diseña un ala delantera de 2022 basada en un ala bidimensional de tres elementos adaptada a las regulaciones de la FIA de Fórmula Uno de 2022 y sus componentes estructurales se seleccionan en función de un análisis de sensibilidad de los resultados anteriores. El resultado es un ala de alta rigidez y bajo peso que satisface las regulaciones técnicas y se encuentra por debajo de la máxima deformación establecida antes del análisis. Además, se demuestra que el principio de superposición es un excelente método para llevar a cabo diseños estructurales de alto rendimiento.
Descripción
Las cargas aerodinámicas generadas en un ala son críticas en su diseño estructural. Cuando se seleccionan alas de múltiples elementos con dispositivos en los extremos, es esencial identificar y cuantificar su comportamiento estructural para evitar deformaciones indeseables que degraden el rendimiento aerodinámico. Esta investigación investiga estas cuestiones utilizando métodos numéricos (Dinámica de Fluidos Computacional y Análisis de Elementos Finitos), empleando métodos de validación exhaustivos para garantizar la precisión de los resultados y evaluar su incertidumbre. En primer lugar, se lleva a cabo una investigación exhaustiva de cuatro configuraciones base, empleando las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds y el modelo de turbulencia k- SST (Transporte de Esfuerzo Cortante) para analizar y cuantificar los parámetros aerodinámicos y estructurales más importantes. Se analizan varias configuraciones estructurales, incluyendo diferentes materiales (aleaciones metálicas y dos compuestos reforzados con fibra diseñados). Se diseña un ala delantera de 2022 basada en un ala bidimensional de tres elementos adaptada a las regulaciones de la FIA de Fórmula Uno de 2022 y sus componentes estructurales se seleccionan en función de un análisis de sensibilidad de los resultados anteriores. El resultado es un ala de alta rigidez y bajo peso que satisface las regulaciones técnicas y se encuentra por debajo de la máxima deformación establecida antes del análisis. Además, se demuestra que el principio de superposición es un excelente método para llevar a cabo diseños estructurales de alto rendimiento.