・XFLR5を用いた二次元、三次元解析

・解析データの下準備

 

UIUC Airfoil Database や NACA 4 digit airfoil generator  で翼座標をコピーする

 

 

 

 

メモ帳に張り付けて

 

  •  ファイル名 .dat で保存 → 解析用
  •  ファイル名 .txt で保存 → JW_CAD用(マクロ使わないならこっちがおすすめ)
  •  エクセルに張り付け → AutoCAD用(マクロ使って自動製図するならこっち)

 

 

 

Option→preferenceで各種設定ができる(背景とか)

 

 

・全範囲解析の下準備

 

解析範囲はRe数で設定する

翼弦長L、対気速度V、動粘度νを用いて

 

 

エクセルを用いてL、Vに対応するRe数の早見表を作成する

突風時の対気速度も計算しといたほうが柔軟に設計できる。

 

 

 

 

 

 

・翼座標ファイル(datファイル)のXFLR5への入力

 

⓪  Foil→current foil→set style  翼型の線種、画層設定

 

 

 

  •   File→open→ファイル名 .dat→開く

 

 

 

datファイルを開いたらOpPointViewで(F5でショートカット)上のように翼前縁と座標原点を合わせる

 

 

次に翼を標準化する

 

➁  Design → Normalize the Foil → Ok

 

③ Design → Refine globally

 

これでは主にパネル数(最大300分割)やメッシュの密度前後分布等(T.E. →後縁 L.E. →前縁)が設定できる

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • Refine Locally →Accept →OK

 

ここでは隣接するパネル(翼座標をむすぶ線分のうち隣り合うもの)どうしの角度の上限値を指定できる これは前縁の滑らかさに直結する

 

その他Designeでできること(読み飛ばしてもOK)

 

De-rotate the Foil→回転によって翼弦をx軸に合わせる.Normalizeと合わせて翼型を正規化できる

Edit Foil Coodinates→読み込んだ翼型の座標の編集,正直使いにくい

Scale camber and thickness→キャンバーと翼厚の%と位置の変更

Set T.E. Gap→後縁の隙間の設定

Set L.E. Radius→前縁半径の設定

Set Flap→フラップの設定

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

解析方法1 全数解析(所要時間 鳥コン機のオーダーで5時間~十数時間)

 

解析範囲はRe数で設定する

 

 

前述のとおりL、Vに対応するRe数の早見表を作成したが、その範囲のRe数に対して解析を行う

 

Analysis → Batch Analysis → Foil List → Sellect All or 使用する翼型全てを選択

 

 

 

Batch Variable → Re数の上限、下限を入力

 

Analysis Range → Alpha (解析したい翼について迎角の下限と上限を入力)

Iteration control →解析反復回数の上限値

 

計算値が収束すれば coverage発散すればuncoverage 

肝心な迎角で発散するならまともに解析できてないからIteration controlを上げる必要があるけれども、ある程度発散はつきものだから要領よく妥協する。

 

 

発散しているログ

 

収束しているログ

 

 

 

 

 

解析終了 → ログにAnalysisCompletedと表示される

 

 

解析後にやること

  •  解析データのエクセルへの出力(構造設計、結合部設計)

➁  縦安定解析(XFLR5で完結)

 

  • Polars→Export all polars」を選択,保存したいフォルダーを選択すれば,Re数に対応して.txtファイルが保存される

 

翼型毎にフォルダを用意しないと保存できない場合がある。

 

このデータはエクセルで各スパン各迎角でのCm Cl Cd値から主翼桁の強度設計をするときに必要不可欠(翼弦長25%を基準とする縦モーメント係数、揚力係数、抵抗係数であることに注意)

 

設計に必要な接合部などの式は 飛行機の設計と製作-1『木製ボックス桁』MS-Excel®を使った強度計算と構造法の実際(オリンポス社)を参照

 

 

 

➁ 縦安定性の解析 

 

File→Wing and Plane Design→Plane→Define NewPlaneより翼モデルとそのメッシュ数等を定義する

 

 

 

 

 

 

 

Main Wing Elevator FinをそれぞれDefineする

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Define

 

 

 

Y          スパン(翼幅)方向の移動距離

Chord   翼弦長

Offset   前縁位置の機体後方への移動距離

Dihedral  位置(Y)毎の上反角

Twist   位置(Y)毎の翼の捩じり 捩じり下げ5度なら-5と入力

Foil    翼型(解析した翼型を選択できる)

X panel  前後方向のメッシュ数を決める 数値が大きいほうが良い(時間がかかる)

X dist    翼の平面への投射 いじらなくてOK

Y panel 左右方向のメッシュ数を決める 数値が大きいほうが良い(時間がかかる)

 

あんまりメッシュ数大きいとソフト落ちるからデフォルトとかの少ないメッシュで計算して、適宜保存しつつ解像度を上げていくこと

 

Analysis → Define an Analysisより三次元解析のセッティングをする

 

 

 

 

 

 

Polar Type → Fix speed 巡行速度に対する縦安定を見たいからType1を使う

Analysis → LLTを使う、翼端渦とかはVLM2

Interia → 機体重心位置、機体重量を定義

Aero Data 流体密度 動粘度を定義

 

以上を設定したらSave

 

上の画面右端の短冊状の入力画面から三次元解析する迎角を入力

 

 

 

Sequenceにチェックをつけ解析範囲を指定

 

 

 

 

 

 

Analysisボタンで迎角に対するCm曲線等が出力される