يعتبر تحسين انسيابية الهواء حول هيكل سيارات الفورمولا 1 عامل أداء حاسم في الفوز بالسباق. إذ أن زيادة 1٪ فقط في أداء ديناميكية الهواء يمكنها أن تشكل الفارق بين المركز الأول والأخير. لهذا السبب تقوم الفرق العريقة المشاركة في سباقات الفورمولا 1 بإنفاق ملايين الدولارات لتحسين انسيابية الهواء في سياراتهم.

وفي هذا السياق، يقود البروفيسور ماتيو بارساني - الخبير في الحوسبة عالية الأداء ومحاكاة ديناميكا الهواء في كاوست، مشروعاً لتحسين تصميم "الصفيحة الطرفية" للجناح الأمامي في سيارة الفورمولا 1 نظراً لدورها الكبير في ثبات السيارة في حلبة السباق. ومن بين نخبة العلماء المشاركين في هذا المشروع الدكتور ليساندرو دالسين، من مركز أبحاث الحوسبة الفائقة في كاوست، الذي يديره البروفيسور ديفيد كيز. وتتركز جهود هؤلاء العلماء في تطوير الصفيحة الطرفية للجناح الأمامي في سيارة ماكلارين للفورمولا 1 (D17) من خلال محاكاة حاسوبية عالية الأداء تم إجراؤها بواسطة مختبر الخوارزمية المتقدمة والمحاكاة العددية (AANSLab)، وتقنية الطباعة الملونة ثلاثية الأبعاد من المختبر الأساسي لتطوير النماذج الأولية والمنتجات (PCL) في كاوست.

جدير بالذكر، أن الهدف الأساسي للجناح الأمامي في سيارة الفورمولا 1 هو توليد قوة سفلية تضغط على الإطارات مما يزيد من تماسكها على الطريق. فكلما زاد هذا التماسك زادت سرعة السيارة في المنعطفات، وارتفع معدل تسارعها وقوة الكوابح، مما يزيد من فرصة تحقيق لفات أسرع. ومع ذلك، فإن ديناميكية الهواء في سيارة الفورمولا 1 معقدة للغاية بسبب مجموعة من التحديات المرتبطة بقياس اضطراب الهواء والتدفق المنفصل وتأثيرات أرضية الحلبة.

استخدم بارساني وزملائه من مركز أبحاث الحوسبة عالية الأداء في كاوست، قدرات الحاسوب العملاق شاهين (XC40)، للحصول على تفاصيل حول تدفق الهواء حول الصفيحة الطرفية للجناح الأمامي لسيارة ماكلارين. واستعان بخبرات المختبر الأساسي لتطوير النماذج الأولية والمنتجات في الجامعة لقراءة بيانات المحاكاة وتصور نتائجها.

يقول البروفيسور بارساني:" هذه البيانات ضخمة جدًا ومعقدة للغاية. ولكن من خلال تلوين أنماط تدفق الهواء على جناح السيارة، يمكننا أن نتخيل بوضوح مسارات التدفق الرئيسية. وهذا مثال ممتاز على القدرات التي يمكننا تحقيقها من خلال الجمع بين تقنيتي الحوسبة الفائقة والطباعة ثلاثية الأبعاد في كاوست".

تم تجهيز المختبر الأساسي لتطوير النماذج الأولية والمنتجات في كاوست بطابعة متطورة من نوع (Stratasys 750)، وهي واحدة من الطابعات ثلاثية الأبعاد القليلة جدًا في العالم التي تتمتع بخاصية الألوان اللازمة لمثل هذا المشروع. وهي مفيدة جداً في عملية التحليل البصري لمجموعة البيانات الضخمة التي تم إنشاؤها بواسطة محاكاة الحاسوب العملاق شاهين، حيث ستساعد المهندسين على تحديد الأماكن في جناح السيارة التي تحتاج المزيد من التحسين.

كانت هذه المهمة معقدة للغاية، واستدعت كافة خبرات فريق عمل المختبر الأساسي لتطوير النماذج الأولية والمنتجات في كاوست. حيث قاموا بتصميم جناح سيارة الفورمولا 1 وطباعته بتقنية الطباعة ثلاثية الابعاد الملونة بدقة عالية باعتماد بيانات تدفق الهواء المكتسبة من عمليات المحاكاة. وبلا شك، فإن القدرة على حوسبة مجال تدفق الهواء وتصويره بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد سيكون لها تأثيرات عميقة ليس فقط في مجال هندسة سيارات السباق، ولكن أيضًا على الصناعات الأخرى التي تتطلب مثل هذه التحسينات.