La fluidodinamica nell'Aprilia RS Cube

La Fluidodinamica studia il comportamento di sistemi che prevedono il movimento di fluidi, liquidi o gassosi, e più in generale il trasporto e lo scambio di quantità quali massa ed energia. In ambito prettamente motociclistico la fluidodinamica si occupa di descrivere fenomeni quali perdite di carico, scambio termico e distribuzione dei flussi all'interno dei condotti di aspirazione e di scarico del motore, nonché dei radiatori acqua e olio.

Uno studio oculato della fluidodinamica è importante ed auspicabile, perché consente di migliorare le prestazioni del motore in termini di potenza ed ottimizzare l'efficienza di componenti quali appunto lo stesso radiatore.

Fino ad alcuni anni fa, l'analisi di questi aspetti veniva condotta esclusivamente attraverso misure sperimentali di quantità come temperature, velocità, portate, pressioni. In particolare per le misure sperimentali di portata e perdita di carico all'interno dei condotti di aspirazione e di scarico, si utilizza il banco di flussaggio, una struttura ove è possibile montare i condotti oggetto dell'analisi, e, tramite pompaggio o aspirazione dell'aria da un lato del condotto, misurare le perdite che l'aria acquisisce attraversando i condotti stessi.
 
Recentemente, grazie alle numerose risorse investite da Aprilia in questo settore, al Reparto Corse si è potuto disporre di un nuovo, potentissimo strumento per studiare la fluidodinamica delle moto da competizione. Esistono infatti in commercio dei software che consentono il flussaggio "virtuale" di condotti, radiatori e tutto ciò che nella moto viene attraversato da un flusso d'aria o di qualunque altro fluido.

I progettisti Aprilia disegnano tutti i componenti della moto al computer in 3 dimensioni e forniscono i modelli sui quali il software calcola le distribuzioni di pressioni, velocità, temperature, in modo puntuale su tutto il volume oggetto di studio.

Questi software sono detti "codici fluidodinamici tridimensionali" (CFD-3D) e consentono di risolvere tutte le equazioni matematiche che descrivono il flusso, grazie alla suddivisione del volume studiato in piccoli volumetti di forma cubica o piramidale.

Le informazioni che forniscono questi strumenti sono molto più numerose e dettagliate rispetto a quelle di qualunque altra metodologia e le prestazioni degli attuali processori consentono tempi di calcolo concorrenziali alla durata delle prove sperimentali. E' chiaro tuttavia, che per tarare i codici in modo da avere risultati attendibili, occorre sempre confrontarsi con i dati sperimentali: i due approcci dunque non si escludono, ma si integrano a vicenda.
 
Un classico esempio applicativo è il calcolo del coefficiente d'efflusso dei condotti d'aspirazione di un motore 4 tempi. Il coefficiente di efflusso è un indice di quanto il motore "respira", ovvero di quante perdite ha il fluido nel percorrere il condotto e passare oltre le valvole; è un concetto simile a quello del Cx aerodinamico, che esprime quanta resistenza oppone il veicolo al fluido. Tanto più grande è tale numero, tanta più aria entrerà nel motore e tanto più elevate saranno le prestazioni. Il coefficiente di efflusso può essere calcolato conoscendo la quantità di aria che passa nel condotto e la sua perdita di carico.

Sia il banco di flussaggio che il codice CFD mettono a disposizione queste informazioni. La strategia vincente è quella di tarare il codice su un condotto effettivamente esistente, così da poter confrontare i risultati ottenuti con quelli sperimentali del banco.

Una volta fatto ciò, si possono confrontare ipotesi di nuovi condotti verificando con il codice CFD quale presenti il coefficiente d'efflusso maggiore, senza dover effettivamente costruirli ma semplicemente disegnandone il modello al computer, e quindi con un risparmio di tempo ed economico, non irrilevante.