CFD characterization of the aerodynamics of a Formula SAE car in steady-state cornering conditions

Questo lavoro di tesi presenta una metodologia CFD efficiente per valutare il comportamento aerodinamico di una vettura da Formula SAE in condizioni di percorrenza in curva stazionaria. Viene utilizzato un dominio computazionale rettangolare con condizioni al contorno laterali modificate, che consente di imporre un campo di velocità in moto circolare uniforme. Tale approccio permette di simulare più raggi di curvatura su un’unica mesh, riducendo i costi computazionali. Le equazioni RANS incomprimibili sono risolte impiegando il modello di turbolenza k–ω SST su una mesh poliedrica, selezionata a seguito di uno studio di indipendenza dalla griglia; la verifica rispetto a condizioni al contorno convenzionali con moto rettilineo mostra differenze trascurabili nelle forze aerodinamiche. Le simulazioni in rettilineo e su tre raggi di curvatura (20 m, 9.125 m e 5 m), condotte sul prototipo ibrido di UniBo Motorsport per la stagione 2025, evidenziano che le parti laterali del fondo (canali Venturi) sono l’elemento più sensibile, subendo perdite di carico aerodinamico progressive al diminuire del raggio di curvatura, a causa della penetrazione della scia e della variazione nella direzione del flusso. Anche l’ala anteriore perde efficacia per via della direzione d’ingresso alterata e delle separazioni sugli endplate, mentre l’ala posteriore mantiene il proprio carico grazie a una variazione compensativa dell’angolo d’attacco effettivo, indotta dallo stallo dei canali Venturi. La resistenza aerodinamica totale del veicolo varia solo moderatamente tra i casi, poiché la riduzione della resistenza d’attrito in curva compensa parzialmente l’aumento della resistenza di forma. Il metodo proposto è adatto allo sviluppo aerodinamico iterativo e alla generazione di dati aerodinamici per software di simulazione dinamica del veicolo. Le valutazioni finali in regioni con separazioni estese dovrebbero essere condotte mediante metodi non stazionari ad alta fedeltà, come DES o LES.