【國王學苑】看得風的動向─《Flow viz》流體染劑解說

2019-03-02 10:00:57

最近《F1》車隊正在進行賽前測試，相信許多車迷都曾經看過測試期間車隊會在賽車上噴上一些鮮豔的塗料進行測試。這些塗料到底有何作用？又是怎麼樣幫助F1車隊了解車輛的空氣力學？本篇【國王學苑】就要來為車迷們解說這種名為《Flow viz》的流體染劑有何作用。

現在的賽車空力研發作業已經大量仰賴軟體模擬與計算，雖然現在的流體力學軟體已經擁有相當驚人的計算能力與精準度，但是風洞測試和實車測試仍然是不可或缺的工具與測試方式。除此之外，還有一項工具就是所謂的「氣流可視化(flow visualisation)」，這能夠分為兩個範疇，一是「非表面氣流可視化」，也就是風洞測試經常使用的煙霧，主要用來觀察氣流通過孔洞、冷卻系統等物體表面之下的流向；二則是「表面氣流可視化」，這就得使用到Flow viz這種流體染劑，用來觀察物體表面的氣流走向。

▲風洞常見的煙霧也是氣流可視化的方式之一

所以，這個Flow viz流體染劑到底是什麼神奇的東西？其實Flow viz只是這種流體染劑的通稱，實際上Flow viz只是單純的由螢光粉末和石蠟油調成的液態染劑。因為石蠟油相當的稀，所以能夠輕易地流動，而且乾的速度非常快，使得和螢光粉混和之後的Flow viz得以被氣流吹動，並且在短時間內乾掉，留下一道道被氣流吹出的線條與圖形，將氣流在賽車表面的流動方向可視化。

▲在經過一陣衝刺之後，Flow viz會乾掉並且呈現出氣流通過時的線條

藉由Flow viz，車隊的空力工程師可以觀察氣流在哪些部位形成亂流，或者確認氣流的走向與設計目的相符，進而針對這些細部微調，改善賽車的空力性能。

F1車隊會在需要測試的部位上噴灑Flow viz，賽車在賽道上奔馳幾圈之後回到車庫，工程師會在最短的時間內將乾掉的Flow viz拍下傳回分析，然後趕快清理、抹去Flow viz，因為這些資訊都是車隊寶貴的資料與機密。

▲這次賽前測試就能夠看到Alfa Romeo Racing在尾翼部分噴上Flow viz

Flow viz最常使用在前鼻翼、懸吊連桿、側翼板、尾翼以及後下導流。前鼻翼與懸吊連桿是氣流抵達車身的起始點，也深深影響後續氣流的動向，因此可以說是全車空力的關鍵部位。側翼板負責整理通過懸吊連桿的氣流和輪胎捲起的亂流，效用良好的側翼板除了能夠確保車側進氣口獲得足夠的進氣氣流之外，也是氣流是否能夠整齊、穩定的流向車尾的重要空力組件。至於尾翼和後下導流上的Flow viz則能夠驗證上述空力組件是否發揮效果，讓尾翼和後下導流產生最好的空力效益。

Flow viz流體染劑對於空力工程師觀察、改善空力設計是一項非常重要又有效的工具，只不過，在使用Flow viz時也通常會把Pit lane和車庫弄得一蹋糊塗。所幸Flow viz相當容易清潔，因此也不會造成永久的痕跡。