Entwicklung eines Heckflügels für den Formula-Student-Rennwagen. Racing mit Fokus auf widerstandsreduzierende Elemente und Untersuchung ihres Einflusses auf das Verhältnis von Abtriebs- und Widerstandsbeiwert

Inhaltsverzeichnis (Table of Contents)

• Einführung
• Kontext, Motivation und Problemstellung
• Rolle der Aerodynamik im Motorsport
• Charakteristik der Formula-Student-Disziplinen
• Einfluss der Charakteristik der Disziplinen auf die Aerodynamik
• Widerstandsreduzierende Elemente
• Zielsetzung
• Vorgehensweise / Methodik
• Struktur
• Mechanismen und Prinzipien der Fahrzeug-Aerodynamik
• Fluide
• Kompressibilität
• Art der Strömung
• Thermische Instabilität
• Viskosität
• Erhaltungsgesetze in der Strömungsmechanik
• Massenerhaltungsgesetz
• Bernoulli-Gleichung
• Flügel
• Funktionsweise eines Flügels
• Nennmaße eines Flügels
• Grenzschichttheorie
• Aerodynamische Kennwerte
• Multi-Element-Flügel
• Fahrzeug-Aerodynamik
• Endplatte
• Gurney-Klappe
• Aerodynamische Balance
• Widerstandsreduzierende Elemente
• Numerische Strömungssimulation

Häufig gestellte Fragen

Was war das Ziel bei der Entwicklung des Heckflügels für den "Edge 13"?

Das Hauptziel war es, den erzeugten Abtrieb im Vergleich zum Vorgängerdesign um mindestens 15 % zu steigern, während die optimale aerodynamische Balance des Rennwagens beibehalten wurde.

Warum wurde der Entwicklungsraum für den Flügel eingeschränkt?

Strömungsanalysen zeigten, dass die Luftströmung auf Höhe des Unterbodens aufgrund anderer Komponenten für die Abtriebserzeugung ungünstig war. Daher wurde der Fokus auf den oberen Bereich des Reglements beschränkt.

Was ist eine Multi-Element-Flügelkonfiguration?

Dabei handelt es sich um Flügel, die aus mehreren Teilen bestehen (z. B. 2-Klappen- oder 3-Klappen-Systeme). Diese ermöglichen einen höheren Abtrieb bei niedrigen Geschwindigkeiten, was für die Charakteristik der Formula Student entscheidend ist.

Welche Rolle spielt die Gurney-Klappe?

Die Gurney-Klappe ist ein kleines, senkrecht zur Strömung stehendes Element an der Hinterkante des Flügels, das den Abtrieb signifikant erhöhen kann, ohne den Luftwiderstand übermäßig zu steigern.

Wie wurde das Design validiert?

Aufgrund begrenzter physischer Testmöglichkeiten stützte sich die gesamte Entwicklung auf numerische Strömungssimulationen (CFD - Computational Fluid Dynamics), um den Einfluss der verschiedenen Profile zu untersuchen.