Experimental investigation of a F1 Car Rear Wing equipped with an active Drag Reduction System

The present study focuses on conducting a wind tunnel experimental analysis to measure aerodynamic quantities acting on a Formula 1 rear wing equipped with the Drag Reduction System. The objective is to assess the wing’s behaviour and the flow features produced by the DRS actuation. Starting from the wing geometry available, the DRS fairing has been designed to enclose the mechanism necessary for the actuation, using a computer-aided-design (CAD) software. To determine a suitable material for the mechanism components and assess the loads generated, preliminary estimations are performed through computational fluid dynamics (CFD) to extract the aerodynamic forces. Furthermore, a finite element method (FEM) analysis is used in this phase to assure the resistance of the chosen material. The experimental tests are conducted at Politecnico di Milano’s De Ponte wind tunnel, focusing on force measurements with a six components external balance, firstly with steady force measurements to determine the loads produced and secondly with unsteady ones for a better system characterization. To better analyse the phenomenology of the problem and find the optimal configuration, further CFD simulations are carried out, taking as reference the wind tunnel measurements. Assisted by the comparison between numerical and experimental results, this study shows how the loads and flow features are affected by the actuation of a Drag Reduction System and how fast is a rear wing response.

Il seguente studio si pone come obiettivo l’analisi, attraverso misure sperimentali in galleria del vento, del carico aerodinamico sviluppato da un’ala posteriore di Formula 1 dotata di Drag Reduction System, oltre alla caratterizzazione del flusso prodotto in seguito all’attuazione del DRS. Partendo da una geometria precedentemente disponibile, la carenatura del DRS è stata progettata in modo da contenere il cinematismo necessario per la sua attuazione, utilizzando un software CAD. Per determinare un materiale adatto alle componenti del cinematismo e stabilire il carico generato, sono state effettuate delle stime preliminari attraverso simulazioni CFD per la quantificazione delle forze aerodinamiche. Inoltre, è stata effettuata un’analisi FEM per assicurare la resistenza del materiale scelto. Le prove sperimentali si sono svolte all’interno della galleria del vento De Ponte del Politecnico di Milano, concentrandosi su misure di forza attraverso l’uso di una bilancia esterna a sei componenti, prima attraverso misure stazionarie per determinare i carichi prodotti e in seguito con misure instazionarie per una migliore caratterizzazione del sistema. Per studiare al meglio la fenomenologia del problema e trovare la configurazione ottimale, sono state effettuate ulteriori simulazioni CFD, prendendo in considerazione i risultati sperimentali. Attraverso il confronto dei risultati sperimentali e numerici, questo studio mostra come i carichi e il flusso generato da un’ala di Formula 1 risultino essere modificati dall’attuazione del DRS.