Diseño y evaluación numérica de alerón frontal para un vehículo de competencia de Fórmula Uno

Abstract

RESUMEN: El ser humano desde sus inicios ha tenido la necesidad de desplazarse de un lugar a otro y para ello ha recurrido a diversos recursos, el más básico de ellos es su mismo cuerpo; sin embargo, este se encuentra sujeto al agotamiento y las restricciones de poder cargar grandes cantidades de peso, es así como surge la necesidad de buscar nuevos medios que ofrecieran de manera efectiva la posibilidad de recorrer mayores distancias o llevar grandes cargas. Los medios de transporte aparecieron para hacer frente a estas necesidades. El automóvil surgió como un medio de transporte terrestre para todas las personas, dado a su tamaño compacto y relativa simpleza, con el paso del tiempo y el avance de la tecnología se ha convertido en un dispositivo indispensable para el transporte de personas tanto en el campo como en las grandes ciudades y como en casi todos los aspectos en los que se desarrolla el ser humano no ha estado excepto de la necesidad por demostrar quién es el mejor ya sea manejándolo o construyéndolo; es así como surgen las competencias de automovilismo, en las que la Fórmula Uno figura como la máxima categoría de competición. El presente trabajo se enfoca en el diseño y análisis de un alerón frontal para un vehículo de Fórmula Uno para la temporada 2022; partiendo desde una reseña histórica del surgimiento de los medios de transporte y su paso a través del tiempo hasta el presente, posteriormente se realizó el análisis de tres alerones ya existentes por medio de simulaciones computacionales como forma de sentar un precedente del comportamiento de estos dispositivos, seguidamente se procedió a la formulación de tres propuestas totalmente nuevas que se ajustaran a la reglamentación de la Fórmula Uno para la temporada 2022 y de igual manera se estudió su comportamiento tanto aerodinámico como estructural para determinar cuál de las tres propuestas resultaba más efectiva, por último se llevó a cabo un ensayo experimental en túnel de viento produciendo un prototipo de la propuesta que presentó los resultados más satisfactorios en las simulaciones. ABSTRACT: Since the beginnig, the human being has had the need to move from one place to another and for this he has resorted to various resources, the most basic of which is his own body; however, this is subject to exhaustion and the restrictions of being able to carry large amounts of weight, which is how the need arises to look for new means that effectively offer the possibility of traveling greater distances or carrying large loads. The means of transport appeared to meet these needs. The car emerged as a means of land transportation for all people, given its compact size and relative simplicity, with the passage of time and the advancement of technology it has become an indispensable device for transporting people both in the countryside as in the big cities and as in almost all the aspects in which the human being develops, he has not been except for the need to show who is the best, either managing it or building it; This is how motor racing competitions arise, in which Formula One appears as the highest category of competition. The present work focuses on the design and analysis of a front wing for a Formula One vehicle for the 2022 season; starting from a historical review of the emergence of means of transport and their passage through time to the present, later the analysis of three existing front wings was carried out through computational simulations as a way of setting a precedent for the behavior of these devices, next, three totally new proposals were formulated that would comply with the Formula One regulations for the 2022 season and their aerodynamic and structural behavior were also studied to determine which of the three proposals was more effective, finally an experimental test was carried out in a wind tunnel, producing a prototype of the proposal that presented the most satisfactory results in the simulations.