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Diseño Mecánico y Análisis Numérico de una Nueva Ala Delantera para un Vehículo de Fórmula Uno

Autores: Laguna-Canales, Aldo Saul; Urriolagoitia-Sosa, Guillermo; Romero-Ángeles, Beatriz; Martinez-Mondragon, Miguel; García-Laguna, Miguel Angel; Correa-Corona, Martin Ivan; Maya-Anaya, Daniel; Urriolagoitia-Calderón, Guillermo Manuel

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Diseño Mecánico y Análisis Numérico de una Nueva Ala Delantera para un Vehículo de Fórmula Uno


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Deportes de motor
Diseño de vehículos
Ala delantera
Fuerzas aerodinámicas
Análisis numérico
Estudio experimental

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En los deportes de motor, el diseño correcto de cada dispositivo que constituye un vehículo es una tarea significativa para los ingenieros, ya que la eficiencia del coche en la pista depende de hacerlo competitivo. Sin embargo, la integridad física del piloto también está en juego, ya que un mal diseño del vehículo puede causar accidentes graves. Para lograr el desarrollo correcto de un alerón delantero para un vehículo de monoplaza, es necesario simular adecuadamente las fuerzas que se generan en un coche para evaluar su rendimiento, que depende de las fuerzas aerodinámicas del alerón delantero que están presentes debido a su geometría. Este trabajo proporcionó un nuevo diseño y evaluación a través del análisis numérico de tres nuevos alerones delanteros para vehículos de monoplaza que cumplen con las regulaciones emitidas por la Federación Internacional del Automóvil (FIA) para la temporada 2022. Además, se desarrolló un prototipo de alerón delantero impreso en 3D para ser evaluado en un estudio experimental para corroborar los resultados obtenidos a través de simulaciones por computadora. Se realizó una prueba experimental en un túnel de viento para validar los datos simulados numéricamente. También, desarrollamos una simulación numérica y caracterización de tres alerones delanteros ya utilizados en Fórmula Uno de una temporada anterior (el final de la temporada 2021). Este trabajo definió cómo funcionan estos dispositivos y, de la misma manera, identificó cómo su evolución a lo largo del tiempo les ha proporcionado beneficios sustanciales y mayor eficiencia. Todas las simulaciones numéricas se llevaron a cabo aplicando el Método de Volumen Finito, lo que nos permitió obtener los valores de las fuerzas aerodinámicas que actúan sobre el alerón delantero. También fue posible establecer una comparación entre las tres propuestas recién diseñadas desde las ventajas aerodinámicas más destacadas para producir un prototipo y realizar una prueba experimental. Los resultados de la prueba experimental mostraron similitud con los de los análisis numéricos, dejando claro que la metodología seguida durante el desarrollo del trabajo fue correcta. Además, los diseños mecánicos realizados para desarrollar el alerón delantero pueden considerarse ideales, porque los resultados mostraron que el alerón delantero podría ser competitivo, y su aplicación favoreció una carga aerodinámica que evitó que el coche fuera lanzado fuera de la pista. Además, los resultados indican que esta es una propuesta efectiva para su uso en un vehículo de monoplaza y que la metodología de diseño ofrece resultados óptimos.

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