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.
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:
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:
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.
Анализ профиля
Переходим в режим анализа:
File -> Xfoil Direct Analysis
Создаем анализ:
Analysis — Define an Analysis (F6)
После создания анализа окно должно выглядеть как-то так:
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.
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:
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.
Если сходимость была на всех рабочих точках, то сообщение закроется.
Посчитаем ещё рабочие точки от 0 до -4 с шагом 1.
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:
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:
Ссылки
Скачать XFLR5.
Видео-уроки по XFLR5 (англ.)
Профиль NACA 0012 в базе airfoiltools.com.