AeroMap of the Ferrari 296 GT3: straight-line performance and cornering effects

The objective of this thesis is to develop a reliable straight-line aeromap and to extend it to cornering conditions through a parametric study of the vehicle yaw angle and the front-wheel steer angle, in order to characterize the aerodynamic response of a GT3 race car under track-representative operating scenarios. This work builds upon the previous thesis [17], which delivered a realistic, high-fidelity CAD model of the vehicle and a four point preliminary aeromap. Verification activities were first conducted to ensure result credibility, including convergence assessments and a grid independence study. The CAD-based aerodynamic model was then validated by comparing differential drag, lift, and aerodynamic balance obtained via CFD with official values reported in the vehicle’s technical documentation, achieving discrepancies below the defined acceptance criteria. The simulations employed steady RANS k–ω SST. A half domain with a symmetry boundary condition was used whenever appropriate, after confirming negligible deviations with respect to a full domain setup. This choice yielded substantial computational savings, often critical in this context, for all straight-line simulations without compromising accuracy. Post-processing was performed with MATLAB to compute aerodynamic coefficients and construct the aeromaps, and with ParaView to visualize the flow field. High-cell count solutions were remapped to a geometrically identical but coarser case used exclusively for volumetric visualizations. The thesis concludes by outlining the main directions for future developments and potential extensions of the work.

L’obiettivo di questa tesi è sviluppare una mappa aerodinamica affidabile in condizioni di rettilineo, estendibile a situazioni di curva mediante uno studio parametrico relativo all’effetto dell’angolo di imbardata del veicolo e all’angolo di sterzo delle ruote anteriori, al fine di caratterizzare la risposta aerodinamica negli scenari operativi di utilizzo in pista di una vettura GT3. Questo studio è il proseguimento di un precedente lavoro di tesi, [17], in cui sono stati ottenuti un modello CAD realistico e dettagliato del veicolo e una prima aeromappa esplorativa basata su 4 punti. Inizialmente, studi sulla convergenza dei risultati e della loro indipendenza dalla qualità della griglia sono stati effettuati, garantendo così l’affidabilità degli stessi. Il modello CAD è stato successivamente validato mediante confronto tra i valori differenziali dei coefficienti di Drag, Lift e ripartizione del carico aerodinamico ottenuti tramite CFD e quelli ufficiali riportati nella documentazione tecnica della vettura, ottenendo scarti inferiori ai criteri di accettazione. Le simulazioni RANS k–ω SST sono state effettuate utilizzando metà dominio e condizioni di simmetria quando possibile, dopo aver constatato la trascurabile variazione dei risultati rispetto all’utilizzo del dominio completo. Questo ha permesso un notevole risparmio computazionale, spesso fattore cruciale in questo ambito, in tutte le simulazioni relative a condizioni di rettilineo, senza comprometterne l’accuratezza. Infine, il post-processing è stato svolto con MATLAB per l’elaborazione dei coefficienti e delle aeromappe e con ParaView per la visualizzazione del campo di moto; le soluzioni dei casi con un numero elevato di celle sono state rimappate su un caso identico ma a risoluzione ridotta, impiegato esclusivamente per le visualizzazioni volumetriche. La tesi si conclude delineando i principali sviluppi futuri e possibili estensioni del lavoro.