Versenyautók delfinező rezgéseinek költséghatékony modellezése

Reduced order modelling of porpoising in race cars

Authors

  • BAUER Balázs
  • HABIB Giuseppe

Keywords:

porpoising, aeroelasticity, Formula 1, race cars, /, delfinező rezgések, aeroelasztika, versenyautók

Abstract

The study examines „porpoising” in race cars, a motion caused by the nonlinearity of downforce by ground height leading to a fluid-structure interaction problem. A reduced-order model is proposed to investigate and potentially suppress this phenomenon through several approaches cost effectively. The model cannot fully represent porpoising but describes system dynamics until stability loss. In conclusion a suspension with nonlinear asymmetric damping characteristics effectively suppressed porpoising at high speeds.

Kivonat

Kutatásunk során a delfinezés „porpoising” jelenségét vizsgáltuk, melyet a hasmagasságtól függő nemlineáris leszorítóerőből adódó aerodinamikai hatások okoznak. A felépített alacsony dimenziójú modell célja a stabilitásvesztés jellegének reprezentálása volt, lehetővé téve a stabilizáló stratégiák széleskörű, költséghatékony tesztelését. Az eredmények alapján egy nemlineáris csillapító, nem folytonos karakterisztikával képes elnyomni a delfinezés rezgéseit és magasabb sebességekre emeli a stabilitás határát.

References

Gadola, M., et al. Analyzing Porpoising on High Downforce Race Cars: Causes and Possible Setup Adjustments to Avoid It. Energies 15.18, 2022, 6677.

Horvath, H. Zs., and Takacs D. Stability and local bifurcation analyses of two-wheeled trailers considering the nonlinear coupling between lateral and vertical motions. Nonlinear Dynamics, 2022, 1-18.

Molina, J., Zhang, X., and Alomar A. Aerodynamics of a pitching and heaving airfoil in ground effect. AIAA Journal 54.4, 2016, 1158-1171.

Nitti, A., et al. Spatially localized vibrations in a rotor subjected to flutter. Nonlinear Dynamics 103, 2021, 309-325.

Smith, A. G., and White H. A review of porpoising instability of seaplanes., 1944.

Suárez M. I., Timoteo B. B. Simulating Porpoising Effect on Quarter-car Suspension Model. 1, Zenodo, 2022., doi:10.5281/zenodo.6504247.

Vogt, D. M. Experimental research on aeroelasticity. Structural Design of Aircraft Engines: Key Objectives and Techniques, 2008.

Zhu, Z. Cause and Analysis of 2022 Formula 1 ’Porpoising’. Highlights in Science, Engineering and Technology 46, 2023, 19-27.

Downloads

Published

2024-04-23