Aerodynamic package and lap time simulation for the drivAer model

The aim of the thesis was to develop an aerodynamic package for the drivAer model in the notchback configuration with a flat floor. The objective of the aerodynamic study was to increase downforce while minimising drag increase due to induced drag. To this purpose, it was decided to focus the development on ground effect, which is characterised by very high aerodynamic efficiency values. In particular, splitter, diffuser and rear wing were developed for three different configurations with increasing total downforce values. To do this, several Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations were carried out with OpenFOAM, not only to assess the effectiveness of the designed components, but also to explain their operating principles. In order to limit aerodynamic development, it was decided to follow the rules of the Italian Time Attack Championship, a competition in which the goal is to perform the fastest lap. The results obtained from the CFD simulations were then fed into a lap time simulator, in order to highlight, thanks to the telemetry analysis, the effect of aerodynamic downforce on the car's dynamics and performance on track. The results showed the importance of the correct aerodynamic balance to obtain a faster car on track and that performance improvement is linked not only to increased downforce, but also to induced drag and circuit characteristics.

La tesi ha come obiettivo lo sviluppo di un pacchetto aerodinamico per il modello drivAer in configurazione notchback con fondo piatto. Lo scopo di questo studio aerodinamico è stato quello di aumentare la deportanza minimizzando l’aumento del drag a causa del drag indotto. A tal proposito è stato scelto di focalizzare lo sviluppo dei diversi componenti aerodinamici sull’effetto suolo, che è caratterizzato da valori di efficienza aerodinamica molto elevati. In particolare, sono stati sviluppati splitter, diffusore e ala posteriore per tre diverse configurazioni con valori di deportanza totale crescente. Per fare ciò sono state eseguite diverse simulazioni CFD con OpenFOAM, non solo per valutare l'efficacia dei componenti progettati, ma anche per spiegare il loro principio di funzionamento. Per limitare lo sviluppo aerodinamico è stato deciso di seguire le regole del campionato italiano time attack, competizione in cui l’obiettivo è quello di compiere il giro più veloce. I risultati ottenuti dalle simulazioni CFD sono stati successivamente inseriti all’interno di un simulatore del tempo sul giro, così da evidenziare, grazie all’analisi delle telemetrie, l’effetto del carico aerodinamico sulla dinamica e sulla performance in pista della vettura. I risultati ottenuti hanno mostrato quanto un corretto bilanciamento aerodinamico sia importante per avere una vettura veloce in pista e che il miglioramento delle ‘performance’ sia legato, non solo all’aumento della deportanza, ma anche al contenimento del drag indotto e alle caratteristiche del circuito.