domingo, 17 de maio de 2009

Desempenho de Difusores

O começo de temporada na F1 está agitado em função dos conceitos de difusores que apareceram com a nova regra. Não vou falar sobre as diferenças entre o "convencional" e o que Toyota, Williams e Brawn apresentaram, mas sobre porque não é tão fácil para as outras equipes desenvolverem um sistema tão eficiente depois que o carro foi projetado para um outro conceito.
O difusor tem como objetivos recuperar a pressão do escoamento sob o assoalho na região traseira do carro e esta recuperação resulta em redução do arrasto e aceleração do escoamento sob o carro, que aumenta o downforce. O assoalho do carro é sozinho responsável por 40% do downforce!


Pois bem, quanto maior o ângulo do difusor, maior a aceleração do escoamento sob o carro e maior o downforce. Um ângulo excessivamente grande resulta em separação do escoamento e aí o difusor passa a ter nenhum efeito. Existem diversas técnicas para evitar a separação e até ano passado a principal utilizada eram as aletas laterais ao lado do cockpit que geravam vórtices sob o carro. A imagem abaixo é uma análise de CFD da Renault F1 2008 e o destaque em vermelho mostra a aleta responsável por gerar os vórtices sob o assoalho.

Fonte: Revista Dynamic (CD-adapco)

Este ano estas aletas foram proibidas e todo o trabalho do escoamento em relação ao assoalho é feito na região da asa dianteira e embaixo do bico. A Brawn trabalha com a seção central da asa dianteira para geração de vórtices (foto) e tem algumas aletas sob o bico (não consegui fotos).

As equipes que estão introduzindo os novos difusores agora estão retrabalhando a frente de seus carros. Renault, McLaren, Ferrari e BWM apresentaram novas asas dianteiras na Espanha. São diversas evoluções e com certeza grande parte delas para adaptar o escoamento aos novos difusores.

Escrevi todo este texto para chegar a esse ponto: não é apenas trocando o difusor que obtém-se o mesmo desempenho que a Brawn tem. O difusor é apenas o ponto central, mas para fazê-lo funcionar corretamente todo o escoamento deve ser preparado para ele, e isso inclui asa dianteira, bico e assoalho projetados para esta finalidade. Algumas equipes como Ferrari (caixa de transmissão transversal) e Red Bull/Toro Rosso (suspensão pull rod) têm problemas ainda maiores e o novo conceito de difusor simplesmente não cabe no carro atual.
Todas as equipes estão tentando e melhorando, mas é impossível projetar um carro totalmente novo agora e provavelmente a Brawn vai continuar tendo vantagem por fazer seu difusor trabalhar em um nivel de desempenho muito superior.

7 comentários:

  1. Soberba a explicação sobre os difusores! Alguém mande para o Galvão!!

    Isso mostra porque Willians com difusor não anda nada e Red Bull sem difusor anda tão bem. Não vale nada criar uma peça revolucionária e não saber encaixá-la de forma eficiente no carro.

    Mas o que chamou a atenção foi o uso das aletas na parte baixa do cockpit 08. Sempre achei que era para direcionar o fluxo e não um gerador de vórtice. Olhando com mais cuidado, realmente o ângulo que as aletas ficam em função do escoamento é alto, seria difícil manter o escoamento laminar, mas, e como fica o comportamento nas curvas, quando mais precisam de downforce?? Seria essa a causa da escapada do Massa na Malásia em 2008??? Tcharam!!

    ResponderExcluir
  2. Ahhhh, CT, era o gancho que eu queria!!! Eu estava pra perguntar pra vocês uma definição técnica e enxuta sobre um assunto:

    Efeito solo x carro asa. Muita gente (Galvão e Burti, por exemplo) confundem esses conceitos. Dá uma explicada aí!

    ResponderExcluir
  3. Agora, uma coisa sobre os difusores:

    O pulo do gato está no efeito venturi que o difusor faz? Porque li uma definição bem legal de um artigo de 2007 falando como a asa traseira influencia no comportamento da coisa. Que o grande mérito do difusor é devolver o ar a uma velocidade compatível com a corrente, e isso torna o difusor eficiente... Entendeu? Então explica também isso aí!

    ResponderExcluir
  4. Rafa, não sei como fica o comportamento em curva. Mais importante do que o ângulo do carro em relação ao escoamento deve ser o ângulo do pneu dianteiro em curva. Ensaios em túnel são muito complicados para esta finalidade (como vira o carro em um ângulo, roda em outro e põe uma esteira rolante sob eles?) e CFD deve ser salvação neste caso.

    Gonzo, efeito solo e carro asa terá que ser um outro post, tenho uma história legal sobre esse assunto.

    O difusor recupera a pressão na região traseira mais ou menos como na equação de Bernoulli (aumenta a área da seção transversal, portanto reduz a velocidade do escoamento e aumenta a pressão do ar na região).
    Se você tiver um final do carro sem difusor, a quantidade de ar que vai entrar sob o carro será muito menor e a velocidade também. Então o difusor mais ou menos "estimula" a entrada de mais ar sob o carro e a sua aceleração, gerando mais downforce. O pico de geração de downforce é no assoalho, não no difusor.
    Sobre a asa traseira, você tem razão: dependendo da sua posição ela ajuda a evitar separação e você pode conseguir ângulos de difusor maiores.

    ResponderExcluir
  5. Pôxa! Fiquei fã deste post. E da discusão! Filet!! Estou na expectativa do próximo! Abraços!

    ResponderExcluir
  6. Margulino, a coisa não acaba por aí, não. Acho bom a gente criar uma seção chamada "Pergunte ao cabeção", porque assunto não falta: calotas, como funcionam? Tomadas de ar Naca funcionam abaixo de 30 m/s? Te prepara, CT!!

    ResponderExcluir
  7. So nao forca muito a barra nao pq pode ficar feio pra mim...

    ResponderExcluir