XFLR5 профиль NACA 0012

Профиль NACA 0012 уже рассматривался ранее. Программа XFoil имеет текстовый интерфейс, что вызывает затруднения в работе. Рассмотрим здесь программу XFLR5. Она имеет намного более дружественный интерфейс и в части расчетов профилей основана на том же коде, что и XFoil.

Запуск XFLR5 и загрузка профиля

Программа не требует установки. При запуске видим пустое окно с меню в верхней части.

XFLR5 - Окно после запуска прграммы
Окно после запуска программы.

Для начала, требуется ввести в программу профиль или профили, которые будем рассчитывать. Входим в режим задания профилей:

File -> Direct Foil Design (Ctrl+1)

Далее — два варианта. Либо открыть профиль из файла, загруженного с сайта airfoitools.com (ссылка в конце статьи), либо ввести номер профиля NACA, который может построить сама программа XFLR5. Для построения профиля программой, нужно после входа в режим Direct Foil Design выполнить Foil -> NACA foils, далее все понятно. Программа может построить 4-х и 5-значные профили NACA. Для нашего расчета, я выберу первый вариант и открою загруженный из интернета файл координат. Это делается при помощи кнопки Open на панели инструментов. Результат:

XFLR5 - Открыт профиль NACA 0012
XFLR5 — Direct Foil Design. Открыт профиль NACA 0012.

Для настройки разбивки на панели, необходимо запустить инструмент разбивки на панели:

Foil -> Refine Globally (F3)

В принципе, это делать не обязательно, но возможна низкая сходимость при очень грубом разбиении. С учетом возможностей современной техники, количество панелей установленное программой для разбиения по умолчанию можно менять на 200-250. Что я и сделал:

XFLR5 - Refine Globally
Refine Globally.

Кроме того, я поменял TL/LE Panel Density Ratio с величины 0,15 на 1. Это сделало сетку на носке и хвостике гуще.

После нажатия на OK, программа предлагает сохранить профиль под новым именем. Можно выбрать Overwrite.

XFLR5 - Программа пердлагает сохранить профиль под новым именем после Refine Globally
Программа предлагает сохранить профиль под новым именем после Refine Globally.

Анализ профиля

Переходим в режим анализа:

File -> Xfoil Direct Analysis

Создаем анализ:

Analysis — Define an Analysis (F6)

XFLR5 - Определение анализа (имя, тип, число Рейнольдса и Маха)
XFLR5 — Определение анализа (имя, тип, число Рейнольдса и Маха)

После создания анализа окно должно выглядеть как-то так:

XFLR5 - Анализ определен. Общий вид окна приложения
XFLR5 — Анализ определен. Общий вид окна приложения.

Вкладка Direct Foil Analysis в правой части экрана по-умолчанию там не находится. Я её туда поместил (перетащив мышью). Первоначально, она отображалась в отдельном окошке. Если это окошко случайно закроется, можно перейти в Direct Foil Design, а затем вернуться в Direct Foil Analysis.

Обратите внимание на то, что в верхней части окна теперь есть два выпадающих списка. В одном — введенные профили, в другом — названия анализа для выбранного профиля. Автоматически сгенерированное название анализа содержит код типа T1, число Рейнольдса в миллионах (100000=0,100), число Маха, равное нулю, поскольку на малых скоростях оно на поляру не влияет. Кроме того указано число N=9. Оно характеризует степень турбулентности набегающего потока, невозмущенного движением профиля. Выбор числа N описан в документации к XFoil.

XFLR5 - Анализ определен
Выпадающие списки. Профиль, анализ.

Далее. На вкладке Direct Foil выбираем альфа (угол атаки) в поле «Start=» пишем 0 градусов. Галки должны быть выставлены, как на приведенном выше рисунке. Жмем Analyze. Смотрим на результат:

Результат NACA 0012 Re=100000 M=0
Результат NACA 0012 Re=100000 M=0.

Распределение давления на верхней и нижней поверхностях одинаковы, поэтому графики коэффициентов давления на верхней и нижней поверхности совпали в одну линию.

Обратите внимание на то, что рядом со списками профиля и анализа стал активным ещё один список. Это список рабочих точек (operating points). Пока в нем только одна точка — для нулевого угла атаки. При расчетах последовательности углов атаки в пакетном режиме, точек станет больше.

Пакетный расчет

Установить галку Sequence на панели Direct Foil Analysis. Установить требуемый диапазон. В нашем случае, установлен диапазон от 0 до 18 с шагом в 1 градус. После запуска анализа (кнопка Analyze), появляется окошко с информацией о сходимости. В нашем случае, сходимость пропала на углах атаки больше 12.

Пакетный расчет завершен. Сообщение о сходимости
Пакетный расчет завершен. Сообщение о сходимости.

Если сходимость была на всех рабочих точках, то сообщение закроется.

Посчитаем ещё рабочие точки от 0 до -4 с шагом 1.

Пакетный расчет оставшихся точек
Пакетный расчет оставшихся точек.

Рекомендуется делать именно так — считать последовательности именно от нулевого угла атаки. Это связано с тем фактом, что xfoil принимает предыдущую точку за начальное приближение для расчета следующей. Не следует допускать, чтобы для расчета точки с углом 8° в качестве начального приближения принималась точка -4°.

Отображение поляры

Для выбранной рабочей точки можно отображать распределение давления и пограничный слой, выставив галки Show Pressure и Show BL соответственно:

Распределение давления, пограничный слой
Распределение давления — зеленые стрелки (от профиля — значит давление меньше давления невозмущенного потока), пограничный слой — красные линии на нижнем рисунке.

Чтобы на этом виде (Op Point View) показать распределение давления для невязкого обтекания, жмем:

Operating Points -> Cp Graph -> Show Inviscid Curve

Теперь о поляре. На панели инструментов, рядом со списком профилей есть кнопка Polar View (F8). Жмем её и смотрим на поляру:

Polar View
Polar View. СL(CD) — поляра, СL(Alpha) — коэффициент подъемной силы от угла атаки, Cm(Alpha) — коэффициент момента от угла атаки, CL(Xtr top) — коэффициент подъемной силы от положения переходной точки на верхней поверхности; СL/CD(Alpha) — качество (профиля, а не крыла) от угла атаки.

Ссылки

Скачать XFLR5.

Видео-уроки по XFLR5 (англ.)

Профиль NACA 0012 в базе airfoiltools.com.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.