Det är självklart att när stora förändringar ligger för handen så skapas en osäkerhet hos de inblandande stallen i F1. Inte minst då det ledande Oracle Red Bull Racing, med den stora fixstjärnan Max Verstappen, vid ratten. Han vann hela F1-ciskusen 2021 – med stöd av ett synnerligen vasst ingenjörsteam bakom sig, som också plockade hem konstruktörsmästerskapet. Men säsongen 2022 startade man s a s med ett näst intill tomt virtuellt blad. IT-stödet i allmänhet och simulerings- och analysdelarna i synnerhet spelade därför en avgörande roll för hur man skulle möta förändringarna.
En snabb titt på tre stora designförändringar som påverkar bildesignen och hur Ansys – som f ö varit Red Bull-partner sedan 2008 – simuleringslösningar hjälpte Oracle Red Bull Racing-teamet att behålla sin tekniska fördel när de rustade för tävlingssäsongen 2022 är följande bitar:
- Omdesignad frontvinge och noskoncept
- Introduktion av överhjulsvingar och retur av hjulskydd
- Introduktion av nya 18-tums lågprofildäck
Det finns förstås mer, t ex på säkerhetssidan, men de ovan listade bitarna var riktigt stora utmaningar.
Bland de Ansys-produkter man använder sig av finns Ansys Fluent, CFD för intern och extern aerodynamik, Ansys Granta MI för materialdata information och -hantering och Ansys LS Dyna för virtuell krasch-testning. I dagens artikel handlar det dock mest aerodynamik.
Omdesignade frontvinge och noskoncept
Här talar vi om den kanske mest i ögonen fallande av förändringarna: Formel 1-bilar har från 2022 en helt annan front.
I Ansys blogpost skriver man, ”med vilken F1-bildesign som helst är det extremt svårt för vilken bil som helst att köra om bilen framför den eftersom varje bil har lika mycket av aerodynamisk design som hänger ihop med konsekventa flöden runt fronten.”
Men den tidigare F1-generationen var designad för att vara ”urtvättande” – det vill säga den producerade ett ”smutsigt kölvatten” och en stor virvelstruktur som störde luftflödet som följde efter bilarna. Som ett resultat skulle följande bil förlora ungefär hälften av sin ”downforce” – ”nedtryckande kraft”. Detta inflöde av ”smutsig luft” ledde till förlust av hastighet och kurvprecision. Och den betydande förlusten av ”downforce” minskade dramatiskt möjligheten till omkörningar, särskilt på vissa F1-banor.
De nya framvingarna och noskoncepten, som definierats av FIA, har jämnat ut spelplanen. Genom att radikalt förändra påverkan de har på de andra delarna av bilen.
”Dessa designförändringar, i kombination med nya konstruktioner av golv och hjul, resulterar i ett annat tillvägagångssätt för att reducera effekter i bilens underrede. Ingenjörer behöver inte längre se till att luftflödet i framhjulsvågen skickas utanför bilens kaross; luften trycks nu igenom bilens kaross för att skapa nedåtkraft. Detta minskar det totala effekten från den framförvarande bilens luftflöden visavi den omkörande bilens aerodynamik.
Introduktion av överhjulsvingar och retur av hjulskydd
Oracle Red Bull Racing-teamet använde Ansys Fluent för att hantera ytterligare en betydande F1-designförändring. Med den radikala nya bildesignen har Formel 1 och FIA återinfört hjulkåpor och introducerat nya överhjulsvingar. Hjulskydden är avsedda att uppmuntra mer konsekventa luftflöden genom hjulen, medan vingarna minimerar störande luftflöden runt däcken.
”Återigen, båda förändringarna syftar till att skapa en mer jämn konkurrensmiljö, eftersom de minimerar vaken för att följa efter bilar och minskar de negativa effekterna av smutsig luft,” skriver Ansys i blogposten.
Tidigare hade F1-stallens olika tävlingsteam fokuserat på att optimera luftflödena genom hjulen för att hålla bromsarna och däcken svalare, och för att minimera de störande effekterna av däckens oförutsägbara väckningar på bilens totala aerodynamik. Nu fick de något nytt att ta hand om: nya hjulgeometrier och ett förvandlat aerodynamiskt landskap. I detta har Ansys Fluent spelat en viktig roll genom att, ”hjälpa Oracle Red Bull Racing-teamet att, kartlägga, förstå och optimera denna helt nya hjulgeometri för att uppnå bästa möjliga aerodynamiska och termiska ledningsresultat.”
Introduktion av nya 18-tums lågprofildäck
Med 2022-bilarna som kör närmare, mer nedtryckt mot vägbanan, än tidigare generationer är det avgörande att minska däckslitaget, samtidigt som hastighet och dragkraft bibehålls under loppet. För att uppnå detta FIA introducerade en ny 18-tums däckdesign, som har mycket lägre profil. Detta förde med sig flera saker: bl a att däckets sidoväggar är grundare. ”I grund och botten kommer ett däck med lägre profil inte att böja och förvränga sig i samma utsträckning som tidigare däckversioner,” skriver Ansys och tillägger: ”Detta borde hjälpa team att mer exakt simulera effekten av däckbeteende på aerodynamiken. Liksom många av de nya designriktlinjerna kommer de nya däcken att minimera väckningen genom att minska sidoväggens avböjningsförändringar. Men, lika viktigt, kommer de att minska mängden överhettning som uppstår när däcken glider – vilket leder till längre slitage och ökad säkerhet under täta racing.”
Vidare, betyder större däck med lägre profil mer plats för bromssystem. ”Med bättre kontroll vid bromsning kan F1-team-bilar designas med mer exakt hantering som minskar däckslitaget, vilket är ännu mer kritiskt med däck med lägre profil. Att hantera ökad värme från bromsar med täckta hjul var en ny utmaning som alla lag fick möta 2022.”
Oracle Red Bull Racing-teamets 2022 säsong imponerar
Så hur har det gått för Oracle Red Bull Racing under de nya mer konkurrenskraftiga villkoren för Formel 1-tävlingssäsongen 2022? Bra, kan man lugnt säga. I mitten av oktober 2022 har laget imponerande 14 vinster – och dess förare är för närvarande rankade #1 och #2.
– Ansys simuleringsmjukvara har hjälpt oss att anpassa sig till de dramatiskt nya F1-designriktlinjerna för i år – och positionerat oss för att behålla vårt tekniska ledarskap i ett dramatiskt förändrat tekniskt landskap, säger Craig Skinner, chefsdesigner, på Oracle Red Bull Racing, i en kommentar. Han tillägger:
– Ansys lösningar hjälper oss att lösa komplexa aerodynamiska och materialutmaningar snabbt, exakt och kostnadseffektivt, vilket minimerar vårt beroende av prototyper och fysiska tester.”
