Published April 14, 2020
| Version v1
Publication
Open
Towards a Novel Strategy for Safety, Stability and Driving Dynamics Enhancement During Cornering Manoeuvres in Motorsports Applications
Description
Abstract With aerodynamics research being primarily focused on drag and lift mitigation strategies till date, engrossed attention has not been received by the event of numerous accidents caused due to negotiation of turns at high speeds by formula and motorsport cars. We present an unexplored and innovative concept of variable side-flap mechanism with a peculiar orientation for introducing three components of forces in the event of turning. Numerical simulations have been performed at two notorious slant angle configurations of the generic ground vehicle body, namely 25° and 35°. In order to analyse the inception of variable forces and flow changes introduced by the flap mechanism, RANS modelling has been performed on nine cases of flap angles from 10° to 90° at six instances of Reynolds numbers between $$1.98\times {10}^{6}$$ 1.98×106 and $$2.98\times {10}^{6}$$ 2.98×106 . In addition to the introduction of variable drag and downforce components leading to decrement in braking effort and enhancement in overall stability and safety characteristics based on steering input, our proposal holds potential for improving driving dynamics by imparting mild oversteer characteristics due to a flap-induced vortex. To conclude, a safe regime of flap operation in terms of flap angle based on drag, downforce and oversteering dynamics has also been recommended.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة مع تركيز أبحاث الديناميكا الهوائية في المقام الأول على استراتيجيات تخفيف السحب والرفع حتى الآن، لم يحظ حدث العديد من الحوادث الناجمة عن التفاوض على المنعطفات بسرعات عالية بواسطة سيارات الفورمولا ورياضة السيارات باهتمام كبير. نقدم مفهومًا غير مستكشف ومبتكر لآلية السديلة الجانبية المتغيرة مع اتجاه غريب لإدخال ثلاثة مكونات للقوى في حالة الدوران. تم إجراء عمليات المحاكاة العددية في تشكيلتين بزاوية مائلة سيئة السمعة لجسم المركبة الأرضية العامة، وهما 25درجة و 35درجة. من أجل تحليل بداية القوى المتغيرة وتغيرات التدفق التي أدخلتها آلية السديلة، تم إجراء نمذجة RANS على تسع حالات من زوايا السديلة من 10درجة إلى 90درجة في ست حالات من أرقام رينولدز بين $ 1.98\times {10 }^{ 6 }$ 1.98×106 و $ 2.98\times {10 }^{ 6 }$ 2.98×106. بالإضافة إلى إدخال مكونات السحب والقوة السفلية المتغيرة مما يؤدي إلى تقليل جهد الكبح وتعزيز خصائص الاستقرار والسلامة الشاملة بناءً على مدخلات التوجيه، فإن اقتراحنا ينطوي على إمكانية تحسين ديناميكيات القيادة من خلال إضفاء خصائص التوجيه الزائد المعتدل بسبب الدوامة المستحثة بالرفرف. في الختام، تمت التوصية أيضًا بنظام آمن لتشغيل السديلة من حيث زاوية السديلة بناءً على ديناميكيات السحب والقوة السفلية والتوجيه الزائد.Translated Description (French)
Résumé La recherche en aérodynamique étant principalement axée sur les stratégies d'atténuation de la traînée et de la portance à ce jour, l'attention n'a pas été attirée par l'événement de nombreux accidents causés par la négociation de virages à grande vitesse par des voitures de formule et de sport automobile. Nous présentons un concept inexploré et innovant de mécanisme de volet latéral variable avec une orientation particulière pour introduire trois composantes de forces en cas de virage. Des simulations numériques ont été effectuées à deux configurations d'angle d'inclinaison notoires de la carrosserie générique du véhicule au sol, à savoir 25° et 35°. Afin d'analyser le début des forces variables et des changements d'écoulement introduits par le mécanisme de volet, la modélisation RANS a été effectuée sur neuf cas d'angles de volet de 10° à 90° à six instances de nombres de Reynolds entre $$ 1,98\fois {10}^{6}$$ 1,98×106 et $$ $ 2,98\fois {10}^{6}$ 2,98×106. En plus de l'introduction de composants de traînée et d'appui variables entraînant une diminution de l'effort de freinage et une amélioration des caractéristiques globales de stabilité et de sécurité en fonction de l'entrée de direction, notre proposition présente un potentiel d'amélioration de la dynamique de conduite en conférant des caractéristiques de survirage doux en raison d'un vortex induit par le volet. Pour conclure, un régime sûr de fonctionnement des volets en termes d'angle de volet basé sur la dynamique de traînée, d'appui et de survirage a également été recommandé.Translated Description (Spanish)
Resumen Dado que la investigación aerodinámica se ha centrado principalmente en las estrategias de mitigación de arrastre y sustentación hasta la fecha, no se ha recibido mucha atención por el evento de numerosos accidentes causados debido a la negociación de giros a altas velocidades por parte de autos de fórmula y de automovilismo. Presentamos un concepto inexplorado e innovador de mecanismo de aleta lateral variable con una orientación peculiar para introducir tres componentes de fuerzas en caso de giro. Se han realizado simulaciones numéricas en dos configuraciones de ángulo de inclinación notorias de la carrocería genérica del vehículo terrestre, a saber, 25° y 35°. Con el fin de analizar el inicio de las fuerzas variables y los cambios de flujo introducidos por el mecanismo de flap, se ha realizado un modelado Rans en nueve casos de ángulos de flap de 10° a 90° en seis casos de números de Reynolds entre $$ 1.98\times {10}^{6}$$ 1.98×106 y $$ $ 2.98\times {10}^{6}$$ 2.98×106. Además de la introducción de componentes de resistencia aerodinámica y carga aerodinámica variables que conducen a una disminución en el esfuerzo de frenado y una mejora en la estabilidad general y las características de seguridad basadas en la entrada de la dirección, nuestra propuesta tiene potencial para mejorar la dinámica de conducción al impartir características de sobreviraje leves debido a un vórtice inducido por el flap. Para concluir, también se ha recomendado un régimen seguro de operación del flap en términos de ángulo del flap basado en la resistencia, la carga aerodinámica y la dinámica de sobreviraje.Files
s41598-020-63243-w.pdf.pdf
Files
(3.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:22be211db4354bd679b9a7adde02ff06
|
3.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نحو استراتيجية جديدة لتعزيز السلامة والاستقرار وديناميكيات القيادة أثناء مناورات المنعطفات في تطبيقات رياضة السيارات
- Translated title (French)
- Vers une nouvelle stratégie d'amélioration de la sécurité, de la stabilité et de la dynamique de conduite lors des manœuvres de virage dans les applications du sport automobile
- Translated title (Spanish)
- Hacia una nueva estrategia para la mejora de la seguridad, la estabilidad y la dinámica de conducción durante las maniobras en curva en aplicaciones de automovilismo
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3015489596
- DOI
- 10.1038/s41598-020-63243-w
References
- https://openalex.org/W1501085416
- https://openalex.org/W1539992545
- https://openalex.org/W1598993794
- https://openalex.org/W1972878012
- https://openalex.org/W1980549378
- https://openalex.org/W1988708671
- https://openalex.org/W2002424517
- https://openalex.org/W2029566333
- https://openalex.org/W2032777079
- https://openalex.org/W2040344525
- https://openalex.org/W2042818359
- https://openalex.org/W2051660393
- https://openalex.org/W2062446431
- https://openalex.org/W2066366398
- https://openalex.org/W2067736949
- https://openalex.org/W2074638142
- https://openalex.org/W2111850476
- https://openalex.org/W2114242248
- https://openalex.org/W2138982066
- https://openalex.org/W2299655104
- https://openalex.org/W2346348144
- https://openalex.org/W2484965422
- https://openalex.org/W2512556147
- https://openalex.org/W2586907399
- https://openalex.org/W2755796701
- https://openalex.org/W2886219119
- https://openalex.org/W2903584462
- https://openalex.org/W2906920422
- https://openalex.org/W357939763