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Simulação computacional está otimizando a Fórmula 1

Fãs da Fórmula 1 e da equipe Red Bull Racing Honda comemoram a vitória do piloto Max Verstappen como campeão mundial da temporada 2021, após alcançar a primeira posição de forma dramática na última volta no Grande Prêmio de Abu Dhabi. 

Embora as habilidades dos pilotos contribuam significativamente para esse sucesso, a Fórmula 1 é, em última análise, um esporte de equipe que depende de decisões tomadas a cada semana por pessoal técnico que prepara os carros para um desempenho ideal na pista. Além dos formatos amplamente variados das 22 pistas na programação anual, também há diferenças de altitude, temperatura, condições climáticas e declives e superfícies, entre muitas outras variáveis. As equipes de Fórmula 1 geralmente têm apenas cinco dias após uma corrida para reengenharia do carro para as próximas sessões de testes.

A Red Bull Racing Honda, que começou na Fórmula 1 em 2005, complementa sua equipe de engenharia com parceiros de inovação que os ajudam a enfrentar esses desafios semanais. Desde 2008, a Ansys é um desses parceiros.

Usando simulação para atingir sucesso na pista

Os engenheiros da Red Bull Racing Honda aplicam as ferramentas Ansys Fluent com TGrid Meshing, Ansys Granta MI e Ansys LS-DYNA ao longo da temporada de corridas e fora dela para otimizar o desempenho de seus carros. No Brasil e América Latina, essas tecnologias são representadas pela multinacional brasileira ESSS – Engineering Simulation And Scientific Software.

“Ao trabalhar em estreita colaboração com a Ansys, temos acesso aos seus desenvolvedores para discutir problemas, orientar o desenvolvimento das ferramentas, obter conselhos sobre como usar melhor as ferramentas e também sugerir ideias para o seu desenvolvimento”, afirma Matthew Sorrell,  Head of Aerodynamics Tools and Methods da Red Bull Racing Honda.

“Temos acesso aos recursos beta para testar, mas também para garantir que funcionem em nossos aplicativos. Em muitos aspectos, somos especialistas e esperamos ultrapassar os limites da tecnologia além do usuário médio. Descobrimos que a parceria tem sido mutuamente benéfica ao longo dos anos”, complementa.

Projetos complexos gerenciados pelo Ansys Fluent e TGrid Meshing

Os engenheiros da Red Bull Racing Honda usam o Ansys Fluent para simulações de aerodinâmica para ajudar a otimizar o projeto do carro. Dependendo da natureza da pista da semana, o foco pode ser, por exemplo, reduzir o arrasto ou aumentar a aderência aerodinâmica, força que auxilia a manter o veículo no solo sob as mais variadas condições.

Um conceito importante ao usar o Fluent para simulações de aerodinâmica para carros de corrida de Fórmula 1 é acertar a malha. “Usamos o Ansys TGrid para gerar a malha volumétrica”, diz Sorrell. “O grande bônus do TGrid é sua capacidade de gerar malhas de qualidade na região de camada limite para as geometrias muito complexas dos carros de Fórmula 1, de forma confiável e robusta. O TGrid nos dá uma malha de volume CFD de alta qualidade, baixa assimetria, bem distribuída e controlada”.

A equipe também usa o Fluent para otimizar o circuito de refrigeração ao redor da unidade de potência do carro, inclusive simulando o fluxo do fluido de refrigeração através de tubulações e trocadores de calor, já que as características de cada circuito podem influenciar na quantidade de refrigeração necessária.

Ansys Granta MI ajuda no gerenciamento de dados

Como o design de um carro de corrida pode mudar radicalmente entre as temporadas, com a forma e os materiais de milhares de peças sendo modificados, o uso do Ansys Granta MI para capturar e gerenciar esses dados é essencial. Armazenar as propriedades corretas dos materiais em um único repositório fornece rastreabilidade completa e garante que todos os membros da equipe de engenharia tenham acesso aos mesmos dados para consistência de design e qualidade de fabricação. E com o controle de acesso do usuário e validação automatizada, o risco de erro humano é removido.

“Antes do Ansys Granta MI estar disponível, monitorávamos os materiais usando uma série de bancos de dados e planilhas, com processos que não eram claros e confusos”, afirma Jamie Wheat, Head of FEA Tools & Tools Strategy. “Ao usar o Granta como nosso banco de dados de materiais, temos ‘uma fonte da verdade’ para todos os materiais de nossos componentes. Apenas alguns membros da equipe podem atualizar o banco de dados. Isso nos ajudou a construir confiança em nossa escolha e uso de materiais”.

Teste de impacto virtual com Ansys LS-DYNA

A segurança do motorista é a prioridade número um na Fórmula 1, então cada equipe deve demonstrar a viabilidade da estrutura de seu carro para a Federation Internationale de l’Automobile (FIA), organização que redige as regras e mantém os padrões para todas as competições, antes do início da temporada. Como o teste de impacto físico é incrivelmente caro e desperdiça materiais, os engenheiros da Red Bull Racing Honda usam o Ansys LS-DYNA para demonstrar virtualmente que seus carros são seguros. Isso permite que eles modelem, simulem e correlacionem todos os impactos com testes do mundo real, enquanto limitam a quantidade de testes físicos.

Redação Mecânica Online®https://www.mecanicaonline.com.br
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