¿FLIPAMOS CON EL AIRE? Opciones

[Relente de Luna]

Me parece muy interesante el tema y me encanta la forma en la que está contado. Espero este topic tenga continuaciones.

S2

[Raquel]

Tridimensionalidad del flujo

Una de las dificultades más importantes a la que nos enfrentamos a la hora de resolver o determinar qué está pasando con el aire que se mueve alrededor de un coche es que tratamos con un elemento, en principio, "invisible" para nosotros, lo cual hace necesario utilizar algún método que nos permita vislumbrar de alguna manera la dirección en la que está fluyendo y su estado (trubulento, suavizado...). Ahora hablaremos de ello, pero antes debemos enfrentarnos también a una forma de pensar tridimensionalmente , puesto que un coche es un cuerpo tridimensional y el aire fluirá a través de él en las tres dimensiones del objeto. Así que por mucho que, al igual que al didujar, nos resulte más fácil pensar sólo desde puntos de vista de elevación lateral o vista de plano, tendremos que intentar ser más astutos y usar las 3 dimensiones e imaginarlo desde todos los ángulos.
Lógicamente, los diseñadores tienen al alcance de sus manos un software capaz de crear figuraciones o representaciones (bien sean del coche por completo o de elementos componentes) en 3 dimensiones y de generar flujo de aire alrededor de los mismos mostrando esas 3 dimensiones. Los que domináis este técnica "virtual" del dibujo en 3D estoy segura que podríais explicar mucho al respecto, como se vio también en el topic de la creación y desarrollo del FP-01. A mí no sólo me da mucha envidia, sino que me maravilla la de cosas que se pueden hacer .

Y quizás estéis pensando... "Bueno, Raquel, ojito, que nosotros no tenemos esos superordenadores y artilugios tan potentes como los de Sun Technology, patrocinadores de McLaren". ¡Ya imagino! Pues aún es más de valorar...
Estuve buscando en esa web alguna imagen de un test aerodinámico virtual para poderla poner aquí como modelo, pero la única foto que encontré tampoco es que valga mucho la pena. De todos modos estoy convencida de que todos hemos visto imágnes de ese tipo y nos hacemos idea.

Ahora bien, a pesar de no tener esas carísimas sofisticaciones, sí podemos visualizar el flujo de aire de alguna forma sin el amparo de un megaordenador o un túnel de viento. Vamos a ello Hagámosle trampitas al aire para que se nos deje ver...

Por ejemplo, a pesar de las horas intempestivas y del cansancio llevado a rastras durante el larguísimo finde. de GP, yo intentaba en la carrera esta mañana aguzar la vista a ver si "pescaba" por un casual un vórtice visible por la tele. ¿Que por qué? Bueno, en primer lugar, me hubiera encantado ser capaz de distinguirlo , pero, además, porque en Malasia hay un elevadísimo nivel de humedad y, pues quién sabe... lo mismo va y "se presenta" el vórtice.
Aclaro el porqué.
En "mi libro" se dice que en ocasiones es posible ver los movimientos del flujo alrededor de los coches desde la pista e, incluso, desde la televisón (¿lo veis?). Y que en días especialmente húmedos nuestros fantásticos bólidos pueden generar vórtices visibles en el alerón trasero. Claro está que esos vórtices de aire acompañan siempre al coche en movimiento, lo curioso es que ciertas condiciones atmosféricas de humedad producen que la baja presión del núcleo del vórtice haga que se condense el vapor de agua y se vuelva visible temporalmente. El autor afirma que "en condiciones mojadas, los extraordinariamente fuertes vórtices pueden verse en forma de altas colas de rocío". A mí se me han escapao si las ha habido .
Otro caso en el que estaba yo como una lechuza, pero nada. Atended: "pueden verse los vórtices cuando el motor de un coche explota y se forma una enorme nube de humo. (qué malos recuerdos me trae esto de la "season 2004"). La pérdida del propietario del motor es nuestra ganancia, ya que el humo se mete en los patrones circulares creados por el coche, y más que ver solamente el núcleo de los vórtices, lo que vemos es todo el flujo rotando durante un instante". La verdad, cuando ha empezado a echar humo el motor honda yo me he pegado a la pantalla -literal- para poder apreciar si conseguía ver el efecto (no por maldad y regodearme en ello, por supuesto). Pero tampoco lo he conseguido o, quizás, sabido distinguir. Si alguien ha sido más audaz, que me lo confirme, por favor. Una de dos: o no entiendo nada de lo que hablo -que bien podría ser- o necesito oculista con urgencia -por mucho que me niegue a reconocerlo -.

Otras "pequeñas cosas" podrían hacer también esa visualización momentánea de aspectos del flujo, como el polvo, restos de elementos "volátiles" ( ), hojas... Sin embargo, para comprender de un modo serio y estudiar qué hace el aire se requieren otros métodos más controlados.
Visualizar el flujo de aire es una técnica que hace posible comprobar el resultado de los cambios o variaciones que se han realizado sobre algún elemento del coche. Ver las "trastadas" del aire en las zonas más importantes de la aerodinámica del coche: alerores, difusores, sistemas de refrigeración... puede ayudar mucho a comprender lo que está pasando y ser útil para introducir las mejoras aerodinámicas requeridas.
Pongamos por caso pruebas de control en el túnel de viento. Se aumenta gradualmente el ángulo del alerón. Esto podría incentivar mejoras hasta un punto en que sucede lo contrario: empiezan a disminuir. Ello implica reconocer o asumir que el alerón ha entrado en pérdida. Sin embargo puede darse la circunstancia de que sólo una parte del alerón sea la que haya empezado a entrar en pérdida, en tal caso, se puede modificar la envergadura del alerón para que el flujo a lo largo del mismo siga fijado durante más tiempo, lo que comportaría producir mayor carga aerodinámica antes de que se dé o tenga lugar la pérdida.

Expliquemos ahora un poco cuál es uno de los métodos más utilizados para observar los patrones del flujo de aire cerca de la superficie del coche. Es el método de "los hilos de lana" . ¡Qué flipe! , alucinante de los que se entera una... Y luego a mí me daba vergüenza decir que yo empleaba "experimentos marujiles" para poder sentir cómo recorre el aire una superficie como mi propia mano intentando darle forma de "coche" (un secador de pelo). Por no decir algo aún más marujil: los experimentos removiendo aceite en una cazuela con una cuchara de madera para entender mejor la viscosidad de un fluido y los dichosos números de Reynolds.
Volvamos a las lanas o me voy de pista . Consiste en lo siguiente: "Con cinta adhesiva, se fijan hilos de lana de aproximadamente 50 a 75 mm de longitud en las expuestas del vehículo, o sea, en los alerones, spoilers y todas las demás partes de interés (incluyendo posiblemente el casco del piloto), para que puedan moverse hacia atrás en la dirección del flujo. Después se comienza a rodar con el coche , quizás a unas velocidades determinadas de antemano, mientras los observadores miran y hacen fotografías. Esto se puede hacer desde el borde de la pista, o desde otro coche que rueda al lado, asumiendo que la pista permita estas libertades. Sin embargo, se debe tener cuidado para asegurarse de que el 2º coche no se sitúa tan cerca del otro que interfiera en el flujo de aire. Las imágenes que se obtinen con esta prueba suelen ser sorprendentes, y el flujo alrededor del coche suele ser bastante diferente a lo que uno espera. Por ejemplo, el flujo que psa por el alerón delantero de un monoplaza puede verse muy poco uniforme, especialmente si la envergadura del alerón se extiende por delante de las ruedas delanteras. De manera similar, el flujo sobre el capó de un coche de pasajeros puede ser algo realmente complejo."

No sé cómo describiros una foto hecha desde un costado de la pista en la que aparece un coche "rematadito" con hilos de lana, la verdad. En realidad, más que "rematadito", debería decir: "bordado". Es una "fotillo" así como muy antigua -en blanco y nego- y de excasa definición la que aparece en el libro; intento algo: imaginad el costado o perfil de un monoplaza. Resulta que si centras un poco más la mirada, le ves como si le hubieran puesto unas grapas sobre la chapa, aunque un bastante más grandes de un tamaño normal. Entonces te preguntas: "¿qué pasa aquí?" Y te acercas más a mirar... Hay unas hileras de 3 de ellas en vertical, en lo que es el lateral de la longitud del costado entre rueda y rueda (delantera-trasera). Y unos 4 grupos de estas 3 en vertical a distancias más o menos regulares. En la zona donde empieza a elevarse el volumen del perfil del morro y cédula o habitáculo del piloto, sucede lo mismo: los hilos de lana están agrupados de esa forma, más o menos. Bien, ¿y qué sacamos de la foto o, hablando con propiedad, qué saco "yo" al observala? Ciertamente poco, supongo que debido a la calidad de la imagen. Sí se puede "casi" apreciar que los hilos muestran una apariencia irregular en las direcciones con que quedan "fijos" en una instántanea. Hay distintas direcciones hacia las que se orienta el cabo del hilo sobre esa superficie de coche. ¿Tenéis en mente una grapa, la foma normal? Pues haceos a la idea de que es como si hubiéramos colocado grapas un poco torcidas, en lugar de mantener "formas paralelas" ___
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___ más o menos así; perdón, intento ser gráfica...

También pueden verse algunos de estos hilos en la deriva del alerón delantero y varios (en más cantidad, en proporción a los costados del pontón-motor) en el costado de deriva del alerón trasero.

Sigo un poco más: " Los hilos de lana pueden mostrarnos la dirección del flujo cerca de las partes más importantes, como los bordes de ataque de los alerones traseros, las entradas de aire del sistema de refrigeración o los conductos NACA que llevan el aire hasta los radiadores de aceite. También es posible ver si el flujo es turbulento o, por el contrario, fluye suavemente. Al mirar el coche en movimiento, se verá que alguno de los hilos se echan hacia atrás en la dirección del flujo, mientras que otros se mueven hacia todas partes de manera salvaje". That´s the problem!! Claro, como que en la fotillo no se ve "la brutalidad" con que domina el aire a los hilos... Le falta animación . Habrá que ponerle más capacidad para fantasear con esa imagen que nos deja la edición del libro.
"En las fotografías, los hilos de las regiones uniformes se verán tal como son, mientras que aquellos que se mueven en todas direcciones se verán probablemente borrosos (UF!, qué suerte, pensaba que el problema era mi agudez de visión...), siempre que el obturador de la cámara no sea demasiado rápido (quizás no más rápido de 1/60 seg.). Claramente éstos son indicadores de un flujo separado y muy turbulento, puede ser deseable hacer o no algo al respecto, pero por lo menos se sabe que está ahí".
¿Recordáis que ya dijimos algo precisamente a este respecto?, ¿que puede ser o no conveniente bajo ciertas condiciones ese flujo turbulento?

No soy adivina, pero imagino más de una mente curiosa jugando "como niños" y maquinando llevar experiementos de este tipo ("hilos de lana") en casa y en condiciones a escala, urtilizando fuentes alternativas de chorros o flujo de aire dirigido al cochecito-maqueta en "parado", no movimiento. Pues siento defraudaros, pero va a ser que no es lo mismo, ni mucho menos...
¿Os lo explico? Pues va a ser que no tampoco. Me lo guardo el secretillo para una próxima charla.

Eso sí, yo no os dejo sin mi "buenas noches" y el deseo de que hayáis podido gozar de verdad de este 2º fin de semana de GP.