Diffusore (o Estrattore) vs Alettone

[Structure]

Ho letto che i vortici generati da uno spoiler, e con essi la sesistenza indotta, possono essere ridotti ponendo degli schermi verticali ai lati dello spoiler stesso (un po' come accade in formula 1). Ed ho letto che tale fenomeno è da ricollegare all'ipotesi di ala a lunghezza infinita. Qualcuno me lo sa mica spiegare meglio? Peraltro, fino a poco tempo fa agli angoli superiori degli alettoni di formula 1 si vedevano dei piccoli vortici evidentissimi che adesso, con l'introduzione di alcune fessure laterali proprio sugli schermi a cui ho prima accennato, sembrano essere spariti.

In questa immagine si vedono bene sull'alettone posteriore quali siano le fessure a cui faccio riferimento.

Confidando poi che ci siano degli F1's fanatics, vi volevo chiedere cosa ne pensate del cosiddetto alettone CDG (Centreline Downwash Generating) che si prospetta dal prossimo anno in F1, quando l'aerodinamica delle monoposto verrà rivoluzionata a favore (così dicono) dei sorpassi in scia. E' plausibile che le vetture riescano a mentenere lo stesso carico aerodinamico? Tra parentesi, io credo che il grafico delle distribusioni di pressione sia da ritenersi corretto solo nel piano di simmetria della vettura; appena al di fuori di questo non credo che la storia cambi molto...

Infine, tornando a confrontare alettone e diffusore, malgrado il medesimo contributo offerto sulla resistenza indotta, credo di aver capito che il diffusore (assieme al fondo piatto) contribuisce a ridurre la resistenza di forma (riducendo l'area della scia proprio in prossimità del suolo), mentre un alettone dovrebbe aumentare la resistenza di forma proprio perché esso stesso crea una scia. Mi sbaglio?

PS: tempo fa sentii un servizio alla televisione in cui un professore di aerodinamica si era messo a studiare l'aerodinamica delle auto ormai storiche. Ebbene venne fuori che la celebre Ford GT non solo non era deportante, ma aveva addirittura una portnaza positiva.

[Regazzoni]

Ho letto che i vortici generati da uno spoiler, e con essi la sesistenza indotta, possono essere ridotti ponendo degli schermi verticali ai lati dello spoiler stesso (un po' come accade in formula 1). Ed ho letto che tale fenomeno è da ricollegare all'ipotesi di ala a lunghezza infinita. Qualcuno me lo sa mica spiegare meglio? Peraltro, fino a poco tempo fa agli angoli superiori degli alettoni di formula 1 si vedevano dei piccoli vortici evidentissimi che adesso, con l'introduzione di alcune fessure laterali proprio sugli schermi a cui ho prima accennato, sembrano essere spariti..

Ahh, le care vecchie trecce di berenice.

Molto semplicemente nella parte sopra l'ala si genera una pressione maggiore rispetto alla zona inferiore.

L'aria, da che mondo è mondo, cerca di spostarsi dalle zone con pressione alta a quelle di pressione bassa (aria che esce dal palloncino, per farla semplice).

Sulle due estremità laterali di un ala, l'aria che sta sopra va ad incontrarsi con quella che sta sotto. Quella che sta sopra tende ad andare sotto, a mo' di capriola.

Se consideri che l'ari si sposta anche velocemente indietro, la capriola di lato sommata al movimento indietro (rispetto all'ala) crea una spirale che si distende dietro la fine dell'ala.

E questo fenomeno, visibile anche con le ali degli aerei, viene detto appunto trecce di Bernice.

Se tu piazzi un pannello piatto sul lato dell'ala, l'aria sopra non riuscirà ad andare sotto.

Per farla molto molto grezza.

Modificato 9 Luglio 2008 da Regazzoni

[jeby]

penso che se la superficie rimane invariata, benché "spezzata", il carico rimarrà più o meno quello. Il problema è che l'ala corta ha più problemi di resistenza indotta (per via dell'effetto tridimensionale, già esposto dal Rega) forse con l'intubazione questo effetto si sente meno, ma non saprei quantificarlo!

[Davidem93]

Salve a tutti.

Probabilmente una domanda come quella che farò non avrebbe necessitato di una nuova discussione, e chiedo scusa in anticipo se sembrerà banale, però ho provato a cercare in moltissimi siti e ho trovato solo molta confusione, quindi ho pensato che un forum con gente esperta potesse essermi chiarificatore. Ecco la questione: che ruolo ha veramente il diffusore montato nella parte posteriore dei veicoli?

In alcuni siti viene presentata l'auto (di profilo) proprio come un'ala di aereo rovesciata, con l'aria che entra nella parte iniziale, viene accelerata sotto la scocca grazie all'effetto Venturi, e infine il diffusore fa tornare la pressione dell'aria, che nell'accelerazione era diminuita, a livello di quella ambientale, decelerando il flusso e comprimendola. Posta così, l'idea è che sotto il veicolo si genera l'effetto suolo, che viene sfumato nel finale dal diffusore per evitare un distaccamento dei flussi.

Poi però, anche in wikipedia, leggo che proprio nel diffusore si ha una decompressione, poiché l'aumento della superficie fa sì che il flusso venga accelerato, generando deportanza.

Sono sicuro che in uno di questi miei discorsi c'è un "cortocircuito", ma non capisco proprio.

Inoltre vorrei chiedere, sempre a riguardo, come mai in alcune auto viene considerato molto importante questo effetto suolo, quando vedendo le foto di profilo si nota facilmente che la parte superiore della vettura è molto più curva? Cioè, a me darebbe l'idea di somigliare proprio a un'ala di aereo con profilo convenzionale asimmetrico.

[ricky1750]

bella domanda.... e soprattutto, quanti dei diffusori sulle auto in giro sono totalmente inutili e solo delle prese in giro estetiche... tenendo conto che comunque per quanto basso il posteriore dell'auto sta sempre a un 10/15 cm da terra per ovvi motivi pratici...

[Umbi]

Ci vorrebbe un "Newey" in qualche casa Automobilistica per creare un qualcosa "Alla Newey appunto" .... probabilmente se l'auto ha il fondo carenato magari alle alte velocità qualcosa fa

[jeby]

Assumendo il caso di fluido incomprimibile (ovvero subsonico) e stazionario (facciamo finta: mediamente, istante per istante, lo è), l'equazione di continuità ci dice che

A1V1 = A2V2 dove A1 è la sezione di ingresso e A2 la sezione di uscita. Ora, dato che si tratta di un diffusore, ovvero di un divergente, A2 > A1 => V2 < V1 ovvero il diffusore RALLENTA il fluido, come è ovvio che sia in tutti i divergenti in regime subsonico.

Questo rallentamento non produce alcun aumento o decremento di pressione, come ci dice il buon Bernoulli:

Ptotale = 1/2 rho V^2 + P = COSTANTE!!!!

quindi la Pressione totale è COSTANTE ma si può vedere che se V diminuisce, P aumenta. P rappresenta la pressione "statica" mentre il termine 1/2 rho V^2 viene detto pressione dinamica, la somma costante si chiama "pressione totale" e su questa regola si basa ad esempio la misurazione di velocità tramite tubo di Pitot.

La pressione statica è PERPENDICOLARE alla direzione del flusso, quindi è la componente di pressione che genera la forza sulle pareti di un condotto. La dinamica è invece la componente legata alla velocità.

Quindi cosa succede nel diffusore/estrattore/divergente? Il flusso recupera pressione statica e riduce la pressione dinamica, mentre la loro somma rimane la medesima. In uscita la velocità media del flusso è bassa, ma non nulla, quindi una parte di pressione dinamica rimane. I flussi sopra e sotto la vettura si ricongiungono alla sezione di uscita dove la pressione statica è ormai prossima a quella della scia, ma così non è nelle sezioni precedenti: in tutta la lunghezza della rampa fino a prima della sezione di uscita, la pressione statica è inferiore al valore atmosferico e questa "depressione" moltiplicata per la supreficie del diffusore crea un effetto deportante.

In pratica: davanti alla vettura c'è una presa d'aria convergente che accelera il flusso causando una diminuzione di pressione statica e un aumento di pressione dinamica (la somma è costante!!!). Più ci si allontana dalla sezione di ingresso più la pressione statica diminuisce creando un effetto deportante. Nella zona centrale P statica e dinamica rimangono invariate, la P statica è sempre inferiore al valore atmosferico e questo causa deportanza anche nella zona centrale. In uscita si ha la decelerazione del flusso con graduale aumento della pressione statica e diminuzione di quella dinamica. Per tutto il tratto in cui la P statica è ancora inferiore a quella atmosferica si ha deportanza.

Fenomeni legati allo strato limite e al distacco di vortici regolano le dimensioni e la forma di effusore e diffusore e limitano l'efficienza del sistema.

Scrivere che in regime subsonico un divergente accelera il flusso è una BOIATA PAZZESCAAAAA!!! questo è vero solo in regime supersonico.

[ricky1750]

Ci vorrebbe un "Newey" in qualche casa Automobilistica per creare un qualcosa "Alla Newey appunto" .... probabilmente se l'auto ha il fondo carenato magari alle alte velocità qualcosa fa

Fare qualcosa lo fa... tanto per dirne una vedi Ferrari che dalla 355 comunque ha introdotto effetti aereodinamici del fondo... da qui a parlare di effetto suolo pero' credo che ne passi tanto quanto paragonare uno spoiler da truzzonauta ad un alettone...

[ISO-8707]

Per portare l'esempio di un'auto curata in quell'aspetto: sulla Clio RS della serie precedente il sottoscocca era stato particolarmente curato: basta vedere la forma del terminale di scarico:

Renault dichiara che il tutto genera un carico aggiuntivo sull'asse posteriore di 50 kg (a 200 km/h), rispetto alla conformazione presente su quelle "normali": l'auto continua ad alleggerirsi in velocità, però di meno.

Comunque per ottenere carico aerodinamico tale da rendere quantomeno neutra (ne portante, ne deportante) una 2 volumi bisogna adottare soluzioni simili:

[jeby]

Di fatto, su vetture stradali "umane", la presenza del diffusore è praticamente solo estetica. Sulle hipercar o supercar è possibile ottenere un validissimo effetto suolo con fondo piatto ed estrattore sufficiente per un utilizzo normale della vettura ma per le competizioni va comunque aggiunto il carico ottenibile con superfici esterne. Ferrari con F12 ha dimostrato di riuscire a fare qualcosa in più senza dover necessariamente ricorrere ad appendici, ma tant'è.

In ogni caso, per rispondere ad una delle domande di inizio topic, sì la forma di una vettura è esattamente quella di un'ala, sebbene non efficiente, e tutte le vetture sono normalmente portanti / molto portanti.