Aerodinamica Digitale Adattiva per Motocicli (ADAMo)

Progetti Regionali

Aerodinamica Digitale Adattiva per Motocicli (ADAMo)

Il progetto ADAMo – Aerodinamica Digitale Adattiva per Motocicli nasce dall’esigenza di migliorare il comportamento aerodinamico dei motocicli nelle varie condizioni di utilizzo in base alla configurazione di marcia adottata.

Bando

POR FESR 2014-2020 – Bando 1. Progetti Strategici di Ricerca e Sviluppo

Anno

2017-2019

Competenze

Consulenza CFD , Data Service , Ottimizzazione Numerica , Progettazione Elettronica , Soluzioni IoT e Cloud

Il progetto ADAMo: Aerodinamica Digitale Adattiva per Motocicli nasce dalla partnership tra CUBIT, Piaggio & C. SpA, PSM, R.I.CO., Telcomms, INFN ed il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione con il parziale finanziamento della Regione Toscana(Ruolo Cubit: Benficiario).

La Sfida

ADAMo nasce dall’esigenza di migliorare il comportamento aerodinamico dei veicoli a due ruote nelle varie condizioni di utilizzo in base alla configurazione di marcia adottata.
Per implementare questa idea innovativa, è necessario valutare le potenzialità dei dispositivi aerodinamici adattivi in grado di fornire le prestazioni necessarie in funzione di determinati indici di interesse come consumi, prestazioni, sicurezza e comfort, in funzione delle condizioni operative e delle esigenze del pilota, comunicate al sistema tramite strumento dedicato come ad esempio un’app per smartphone.

L’idea

Cubit ha proposto una soluzione composta da due elementi principali strettamente connessi alle competenze aziendali:

  • Sviluppare la configurazione aerodinamica del veicolo utilizzando i principi di aerodinamica adattiva, di cui è pioniere con il supporto allo Sviluppo della Ferrari FXX
  • Sviluppare un’app mobile unitamente a un sofisticato sistema di controllo dell’aerodinamica adattiva che sfrutta appositi sensori, attuatori e reti di comunicazione interne ed esterne

Il sistema di controllo agisce in base agli input forniti dal pilota tramite app sui dispositivi di aerodinamica adattivi messi a punto nello sviluppo aerodinamico. Per fare questo in modo proattivo e non passivo, sono stati realizzati due database su cui il controllore agisce:

  • Database di Caratterizzazione: contiene tutte le informazioni sull’aerodinamica del veicolo e consente al sistema di valutare in tempo reale le condizioni di utilizzo
  • Database di Ottimizzazione: consente di individuare le opportune azioni correttive da realizzare per raggiungere gli obiettivi desiderati dal pilota

Il progetto è stato sviluppato sull’architettura del veicolo di Produzione Piaggio Mp3 500, ritenuto candidato ideale per le ricadute prestazionali nel segmento di utilizzo e per volumi di vendita associati.

Gli ingegneri M. Santucci e M. Pieve di Piaggio & C. S.p.A. hanno collaborato alla realizzazione di questo progetto affascinante.

Lo sviluppo aerodinamico

L’aerodinamica adattiva consiste nella manipolazione del flusso d’aria attorno ad un veicolo tramite utilizzo di elementi mobili, oppure tramite soffiaggi e/o aspirazioni localizzati in zone critiche.

La competenza della Divisione Fluidodinamica di Cubit in questo settore affonda le proprie radici nell’aeronautica, settore nativo della aerodinamica attiva, e nel progetto dello sviluppo della vettura sperimentale Ferrari FXX cui hanno partecipato il Direttore Tecnico G. Lombardi e il nostro leader CFD M. Maganzi.

Il punto di partenza è stato tradurre in quantità ingegneristiche misurabili, gli indici prestazionali alla base del progetto ADAMo:

  • Consumi: legati essenzialmente alla Resistenza Aerodinamica a velocità sostenute
  • Performance: la massima velocità raggiungibile è direttamente limitata dalla Resistenza Aerodinamica e la massima accelerazione al Carico Verticale sviluppato dal veicolo
  • Sicurezza: essenzialmente legata a Momento Picchiante del veicolo, che determina la sicurezza dell’anteriore, e alla stabilità laterale ottenute con Momento di Rollio e Forza Laterale
  • Comfort: è rappresentabile da quanto turbolento risulta il flusso che investe il pilota durante la marcia ed è stato associato al Massimo e Medio Livello di Turbolenza nei pressi del pilota

Tutte le valutazioni aerodinamiche sono state realizzate usando il software commerciale Star CCM+ utilizzando il cluster composto da 9216 core di Cubit ospitato presso le strutture dell’INFN di Pisa.

Tramite simulazioni RANS stazionarie e non stazionarie si sono studiati vari regimi di flusso in termini di velocità e direzione caratterizzando completamente così varie configurazioni e vari dispositivi, determinandone pregi e difetti:

  • Soffiaggio ed Aspirazione: è stata valutata l’efficacia del soffiaggio nella scia del veicolo e sulle carene laterali per ridurre resistenza e turbolenza; i risultati promettono un aumento del momento picchiante, e quindi della sicurezza dell’anteriore, del 24% come principale risultato
  • Ali Mobili Frontali: questo tipo di dispositivi è ottimo per aumentare ogni parametro legato alla sicurezza, potendo agire in modo differenziale nei due lati del veicolo, aumentando anche del 7.5% il carico verticale
  • Deflettori Laterali: consentono di ridurre del 50% la turbolenza percepita dal pilota aumentando inoltre il carico aerodinamico verticale sull’asse anteriore; inoltre, dal punto di vista stilistico si accoppiano perfettamente alle ali frontali
  • Parabrezza Mobile: causa un elevato aumento della resistenza aerodinamica a fronte di un elevato aumento del comfort del pilota, per questo il suo utilizzo è strettamente legato alle richieste del pilota tramite selettore di guida
Distribuzione delle Pressioni ed effetto dei Soffiaggi

La configurazione finale

Il veicolo sviluppato prevede l’utilizzo di Ali Mobili Frontali e Deflettori scartando gli altri dispositivi ritenuti troppo complessi da implementare in un veicolo dalle dimensioni contenute e troppo sensibili a fattori non controllabili, quali ad esempio l’altezza del pilota.

Tale configurazione è stata minuziosamente caratterizzata creando i Database Aerodinamici che stanno alla base del funzionamento del sistema di controllo dell’aerodinamica adattiva implementata.

Nelle varie condizioni di marcia, sono stati ridotti del 2% i consumi del veicolo e contestualmente la sicurezza è aumentata sensibilmente con aumento dei momenti desiderati fino al 30%. Inoltre, il comfort percepibile dal pilota è molto maggiore grazie alla riduzione del 30% del livello di turbolenza medio del flusso nelle vicinanze del pilota.

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