CFD

Hightech-Computer sind Rückgrat der Formel 1

01.04.2009
Von pte pte
Vergangenen Sonntag wurde das erste Rennen der diesjährigen Formel-1-Saison absolviert.

Einige Teams präsentierten sich nach Monaten der Pause in Topform, während andere noch einiges an Arbeit vor sich haben. Ein entscheidender Faktor im Motorsport ist die IT. Sie fährt im Auto auf der Strecke mit, ihr kommt aber auch in den Labors eine tragende Rolle zu. Hochleistungsrechner kommen beispielsweise zum Einsatz, um die teuren Windkanaltests zu unterstützen und zum Teil zu ersetzen. Außerdem erlaubt die sogenannte numerische Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) viel mehr Freiheit. "Mithilfe der Hochleistungscomputer und der CFD kann auch die Aerodynamik eines schlitternden Autos berechnet werden", erläutert Willem Toet, Head of Aerodynamics beim Rennstall BMW Sauber, gegenüber pressetext. Das sei im Windkanal kaum möglich.

Nick Heidfeld im Sauber F1.09
Nick Heidfeld im Sauber F1.09
Foto: BMW AG

Die Konstrukteure des Rennstalls können ihre Designs in Hinwil bei Zürich in einem Windkanal testen. Die Anlage unterstützt die Techniker bei der Optimierung der Aerodynamik der Boliden. Als Testobjekte werden von den Ingenieuren Modelle angefertigt, die etwa 60 Prozent der tatsächlichen Größe des Originalautos haben. Seit 2006 verrichten an dem Schweizer Standort Hochleistungsrechner von Intel ihren Dienst und unterstützen die Entwickler bei der Anpassung der Designs. Das aerodynamische Design des Chassis hat zentrale Bedeutung etwa für die Verbesserung des Fahrverhaltens in der Kurve und die Minimierung des Luftwiderstands, der durch Turbulenzen bei Geschwindigkeiten von über 300 Stundenkilometern auftritt.

Der Superrechner zerlegt dabei die Oberfläche des Autos und die strömende Luft in mehr als 100 Millionen winzige Zellen. Danach wird berechnet, wie sich die Elemente in unterschiedlichen Fahrsituationen sowie bei Manövern verhalten. Auf Basis der Ergebnisse können die Konstrukteure entscheiden, welche Teile auf welche Art verändert werden müssen, um eine optimale Fahreigenschaft des Boliden zu erreichen. Wenn zum Beispiel ein neuer Frontflügel benötigt wird, so simuliert der Computer zuerst einige unterschiedliche Modelle. Die besten werden schließlich als Modell gebaut und die Ergebnisse der Simulation im Windkanal überprüft.

"Die IT ist für uns eine große Hilfe, zumal damit auch Geld gespart werden kann. Windkanaltests kosten viel, insofern macht sich die Investition in Hardware bezahlt. Auf lange Sicht können wir damit die notwendigen Tests deutlich günstiger machen", sagt Toet. Den Windkanal ersetzen werden die Superrechner jedoch auf absehbare Zeit nicht, der BMW-Sauber-Rennstall erspart sich dadurch allerdings den Bau einer zweiten Windanlage, so der Chef-Aerodynamiker. Die Hochleistungsrechner kommen zudem bei Crash-Simulationen zur Anwendung.

Auch während der Rennen kommen leistungsstarke Computer zum Einsatz, die vor Ort Daten verarbeiten und analysieren. Laufend werden von den Bordsystemen der Rennwagen Telemetriedaten gesammelt und per Funk an die Box übertragen. Hier fallen mehrere Megabyte pro Sekunde an. Der Boxencrew stehen dadurch permanent aktuelle Daten über den Wagen und die Rennbedingungen zur Verfügung. Das Auto wird beispielsweise aufgrund des Benzinverbrauchs leichter, die Leistung der Reifen verändert sich durch den Abrieb, der wiederum in Verbindung mit Öl die Rennbahn zunehmend verschmiert. Dank der Telemetrie-Daten können die Ingenieure in Echtzeit nachvollziehen, was im Auto und auf der Strecke passiert. Die Daten geben bis in kleinste Detail einen genauen Überblick über den Wagen und seinen Zustand. Der Fahrer könnte über Funk nie ein derart genaues Bild liefern. Das Rennteam kann dadurch reagieren, dem Fahrer bestimmte Anweisungen geben oder ein verändertes Setup für den Boxenstop vorbereiten. Je schneller das Team auf Veränderungen des Rennverlaufs und des Autos reagiert und die Strategie anpasst, umso größer sind die Erfolgschancen des Rennstalls. (pte)