Подскажите подходящий софт для анализа профиля крыла.

[zerganalizer 580]

Привет всем, кто меня ещё не знает. У меня повторно пробудился интерес к аэродинамическим профилям. Я ещё лет 10 назад создал генераторы профилей NACA 4 и 5 digit и собирался делать 6-е поколение (нашёл материалы официальные по алгоритму построения), когда сменил сферу деятельности. Примеры работы и обсуждение были тут.

 

Были найдены расхождения с забугорными программами.

 

Но несколько лет назад снова вёл изыскания на предмет создания универсального конфигуратора профиля, которым можно симулировать (аппроксимировать, имитировать) любой гладкий профиль и получить возможность поиска идеального профиля под конкретные задачи. Результаты были интересные, проектов 5 и более, в итоге получилось хорошее решение, но очень трудно управляемое.

 

В данный момент мне снова стало интересно, и я создал прототип со всего 3-мя параметрами, позволяющий генерировать аналоги всех NACA-подобных профилей в виде бесконечно гладких кривых (G3/4/5/бесконечность). Но чтобы оценить качество - нужна простая программа анализа, которая может по кривой (не по точкам!) провести анализ аэродинамики и качества сгенерированного профиля.

 

Желательно, чтобы программа была точная и бесплатная.

 

Кто что может посоветовать? Я пробовал FlowEFD, но не понял, как в ней анализировать чисто профиль, а не всё крыло. И как интерпретировать результаты анализа? Интересуют численные результаты аэродинамического качества, какие выдаёт общеизвестная программа AirFoil, но она не ест кривые, только точки.

 

Ваши варианты?

Изменено 15 декабря 2021 пользователем zerganalizer

[zerganalizer 580]

Для дополнения дам ссылку на попытку строить/аппроксимировать профили прямым построением.

 

Цитата

Parametric wing profile description for conceptual design.

Tomas Melin, tomas.melin@liu.se, Kristian Amadori, kristian.amadori@liu.se
and  Petter Krus, petter.krus@liu.se
Division of Fluid and Mechatronic Systems
Department of Management and Engineering
Linköping University

 

Я проводил аналогичные изыскания несколько раз в разное время разными инструментами. И способ даёт очень хорошие, но трудно воспроизводимые результаты плохо управляющие графиками кривизны.

 

К сожалению такой метод не даёт удовлетворительного графика анализа кривизны, поскольку очень низка степень аппроксимирующей кривой. Нужны кривые высоких порядков, которых нет в САПРах. Более-менее красивый анализ кривизны даёт 11-14-я степени кривой. А попытка аппроксимировать кривые, полученные моим текущим конфигуратором даже 16-я максимальная степень и 1 сегмент ломают всё нахрен, если вообще что-то строится. Вот такое можно получать прямыми построениями по моему рецепту.

Это пример (на мой взгляд) идеального профиля (под какие-то задачи) с идеальным графиком кривизны и заказным радиусом при носике профиля.

 

Теперь вот работаю над численной моделью, способной строить профили подобного качества параметрически. И мне нужен инструмент анализа аэродинамического качества и прочих концептуально-базовых характеристик полученного профиля.

 

PS. Не могу исправить первое сообщение - вместо AirFoil надо читать x-Foil, очепятался...

[KorovnikovAV 510]

Зергуля, повторю свой вопрос из другой темы. Ты мерилом работы считаешь усталость? Авиастроение к которому ты относишься как хохлома к Шекспиру уже решили эти вопросы и у тебя разрешения не спрашивали. Авиация и бесплатно это сильно в параллельных измерениях, не юзеру Catia который известно откуда вышел, казалось бы это объяснять. Тебе, чтобы анализировать результаты CFD нужно сначала одуплить какую именно физику это все считает. 

[none 51]

На ум приходит новомодный IGA. Но не знаю насколько он реализован уже в гидрокодах.

Thomas Hughes: “Isogeometric Analysis” - YouTube
https://m.youtube.com/watch?v=HwDh-M-6kfQ&feature=youtu.be

 

[zerganalizer 580]

9 минут назад, none сказал:

На ум приходит новомодный IGA.

Про прямой расчёт по NURBS-геометрии я слышал. А софт как зовётся?

[karachun 2 038]

@zerganalizer Есть OpenFOAM. Бесплатно, надежно. Но не просто. Нажатием одной кнопки там все не сделаешь.

На ютубе полно примеров.

https://www.youtube.com/watch?v=4ow-gWAZJpo

https://www.youtube.com/watch?v=EQ1Oe9d2de0

https://www.youtube.com/watch?v=D2mOK12P6oA

https://www.youtube.com/watch?v=Ip96f6XdLQs

 

А точность, она зависит больше не от программы а от пользователя. Если у пользователя руки кривые то ему даже Ансис с техподдержкой не помогут.

 

UPD. Еще дополню. чтобы вы понимали. Почему я написал что сложно - потому что OpenFOAM это универсальная программа а не специализированная. Специально для построения крыла, из коробки, там инструментов вроде нет. Так что придется пользоваться существующими инструментами. Хотя и они достаточно хороши - можно прямо через текстовый файл задавать команды для построения блочной сетки. Если наловчиться работать с этим блочным мешером то можно будет достаточно быстро переделывать сетки для разных профилей.

Изменено 15 декабря 2021 пользователем karachun

[a_schelyaev 371]

Вот зачем вылизывать на таких высоких степенях полиномов, если потом придется это передавать в CAD-систему, а там порой 4 степень это максимум?

 

Пробуйте KompasFlow

Изменено 15 декабря 2021 пользователем a_schelyaev

[AlexKaz 1 850]

Если не ошибаюсь, в авиации идеальный профиль один - профиль Жуковского, т.к. высчитан математически заранее. А на картинке больше похоже на подушку - и подъёмная сила будет такая же :)

Изменено 15 декабря 2021 пользователем AlexKaz

[KorovnikovAV 510]

8 минут назад, AlexKaz сказал:

Если не ошибаюсь, в авиации идеальный профиль один - профиль Жуковского, т.к. высчитан математически заранее. А на картинке больше похоже на подушку - и подъёмная сила будет такая же :)

Вы еще спросите понимает ли ТС слово конформный))

 

[AlexKaz 1 850]

Если из всех сил требуется freesoft:

CalculiX

Code_Saturne

OpenFOAM

HelyxOS который есть оболочка к OpenFOAM

FreeCAD который есть оболочка к OpenFOAM

SPHysics

...

В реальности таких софтин десятки разной степени проработанности.

 

 

 

На тему крыльев Вам наверное больше авиаторы на спецфорумах подскажут типа reaa.ru или каких зарубежных. С другой стороны, могут и не заморачиваться с профилем, не понятно что нового можно открыть за овер 100 лет исследований.

Изменено 15 декабря 2021 пользователем AlexKaz

[zerganalizer 580]

20 часов назад, karachun сказал:

А точность, она зависит больше не от программы а от пользователя. Если у пользователя руки кривые то ему даже Ансис с техподдержкой не помогут.

А в программу можно загрузить профиль в виде кривой, а не точками? Только точками мне не подходит, на это x-Foil есть, она как раз специализированная под проектирование и расчёт аэродинамики профилей и крыла.

15 часов назад, a_schelyaev сказал:

Вот зачем вылизывать на таких высоких степенях полиномов, если потом придется это передавать в CAD-систему, а там порой 4 степень это максимум?

Мой результат УЖЕ в CAD-системе в виде уберкривой, которую просто конвертировать в любую другую кривую с одним сегментом невозможно в принципе - анализ кривизны пучит и ломает.

 

По этой причине мне не подходят анализ-программы, которые кушают только точки: я могу расставить точек сколько угодно, но любая кривая по ним ломает анализ кривизны. То есть воспроизвести получаемую кривую другими средствами нельзя без потери качества.

15 часов назад, AlexKaz сказал:

А на картинке больше похоже на подушку - и подъёмная сила будет такая же :)

У профиля ожидается хорошая подъёмная сила и невысокая крейсерская скорость. Но лобовое сопротивление не сильно высокое - в носовой части профиль заострён и график кривизны обтекаемый. Но хочется аэродинамика в эту тему.

15 часов назад, AlexKaz сказал:

в авиации идеальный профиль один - профиль Жуковского, т.к. высчитан математически заранее.

Я лазил в подобную тему, даже сайт специальный есть. Мои профили тоже математически заданы, и совокупность параметров позволяет получать имитации очень близкие к различным профилям, что я накопал в инете. Профиль Жуковского, вроде, не может получить геометрию, схожую с NACA 6 digit. Но буду благодарен за линки.

15 часов назад, KorovnikovAV сказал:

Вы еще спросите понимает ли ТС слово конформный))

Не авиационная у вас тематика как гугл выдал

https://www.google.com/search?q=конформный+профиль

[zerganalizer 580]

14 часов назад, AlexKaz сказал:

С другой стороны, могут и не заморачиваться с профилем, не понятно что нового можно открыть за овер 100 лет исследований.

Я читал несколько исследований и работал около ЦАГИ (с периодическими его посещениями), там много рассказали о проблематике. Вкратце проблема в том, что можно на основе разных калькуляций в математических пакетах и даже натурных продувках, анализах CFD-пакетов получить массив точек, но попытки провести через них любую кривую провальны, и анализ кривизны это показывает. Доходит до рисования векторов касания в каждой точке и протягивания сплайна с использованием этих векторов направления. Или дуги вписывают и прочие маразмы.

 

А формульно (математически) задать все необходимые профили - этому и посвящены почти столетние труды. Вы читали методичку NACA, как строить 5,6-значные профили. Там на каждый профиль своя формула (точнее, 2 - на mean и распределение толщины). Я сделал всё по методичке, и уважаемый с серьёзного военного завода подтвердил, что я всё правильно сделал (наши фичи по геометрии совпали). Но анализ кривизны даже 5-digit профиля NACA очень хреновый, если сравнивать с позиции кривых class A. А мне хочется получать аэродинамику кривыми class А.

 

И мне стало интересно сделать одну формулу на все возможные варианты профиля, изначально строя его из требования к гладкости. Кому лень вникать в вопрос - особо не парьтесь. Этот проект длится с перерывами лет 10, теперь он стал таким вот хобби - нарисовать красивых рыбок идеального аэродинамического качества методом прямого вычисления или поиском методом генеративного проектирования (дизайна), на который у меня давно есть свой собственный фреймворк.

 

Если у меня всё получится - я генеративно подгоню свой профиль под известные профили и выложу бесплатно на мой новый сайт проекта. Будет каталог известных аэродинамических профилей версии class A. Это будет такая тренировка - научить моё генеративное решение строить class A кривую по массиву точек из расчётных программ.

15 часов назад, AlexKaz сказал:

Если из всех сил требуется freesoft:

Не требуется, главное - доступность для работы и простота ввода данных и получения простого отчёта о параметрах на различных углах атаки. И главное - возможность загрузить профиль в IGES или NURBS, а не точками.

15.12.2021 в 10:46, zerganalizer сказал:

я создал прототип со всего 3-мя параметрами, позволяющий генерировать аналоги всех NACA-подобных профилей в виде бесконечно гладких кривых (G3/4/5/бесконечность).

Вчера сделал более "могущественную" версию с 7-ю параметрами, умеющую более "извращённые" прогибы, какие видел в профилях в интернете. Скоро будут картинки с анализами кривизны и сравнение с симулированными аналогами. Пока нет простого способа получить CFD-данные, мне остаётся только "подделывать" имеющиеся в инете профили.

[AlexKaz 1 850]

 

a_schelyaev написал о реальных объектах. Не доходя до реальных, идеальную геометрию для CFD Вы будете мешить, в итоге получите отличную от идеальной геометрии неидеальную сетку. Если уж совсем придираться, точность идеальной и не идеальной поверхности так уж критична? Это микрометры, микроны?

[zerganalizer 580]

Процитирую некоторые посты разработчиков БПЛА и прочей авиационной тематики:

 

в принципе, Profili2 и X-foil делают одно и то же: они строят аналитическую кривую и решают её для конечного количества точек. этот способ я держу в уме, и в крайнем случае пользуюсь им. но это не совсем правильно.

в теоретических чертежах реальных ЛА эти вещи заданы аналитически (например, опорные точки сплайнов, точки взаимного пересечения касательных сплайна для каждой опорной точки и параметр tension для каждой опорной точки), что на порядок уменьшают количество не нужной работы руками, как-то: эскизы по точкам, сплайн по эскизам, выглаживание кривой после всего этого. и, главное - значительно облегчает работу с самой поверхностью, т.к. использование заведомо монотонного родителя избавляет от неожиданного вылетания кусков поверхностей при построении эквидистант и т.п. 

Я примерно для таких задач использую следующий метод, но нужен IСEM Shape Design, те V5R20:
1. Делаешь таблицу с расчетными точками.
2. Рисуешь конечные точки.
3. Соединяешь их Blend Curve
4. Эту кривую при помощи Featuring Modeling, превращаешь в контролируемый сплайн с заданным колвом точек и их соотв координатами.
5. Вручную при помощи анализа кривизны правишь вручную пока не даест дергать бантики. Есть возможность пользоваться несколькими командами одновременною Трудоемко но результат идеальный.
ICEM рулит!!! 

Всем привет, я тут новенький, наткнулся случайно на этот форум, искал инфу по постраению профиля наса, и наткнулся на золото! форум по катии да еще тема что мне нужна! я строил профили по точкам из таблиц, но качество профиля не радует, рассмотренный тут вариант очень интересен мне, но честно говоря не понял как реализован. никогда не применял формулы в катии для построения геометрии, подскажите как или пошлите куда надо

 

5 минут назад, AlexKaz сказал:

a_schelyaev написал о реальных объектах. Не доходя до реальных, идеальную геометрию для CFD Вы будете мешить, в итоге получите отличную от идеальной геометрии неидеальную сетку. Если уж совсем придираться, точность идеальной и не идеальной поверхности так уж критична? Это микрометры, микроны?

Микрона достаточно. Но есть ли способы аналогичные этому софту?

 

[karachun 2 038]

1 час назад, zerganalizer сказал:

А в программу можно загрузить профиль в виде кривой, а не точками?

Это уже надо вам разбираться. Скорее всего можно загрузить CAD геометрию и работать с ней.

[Jesse 979]

быстро пробежав глазами по сообщениям зерга, понял, что он хочет такую програмку, в которую можно загрузить разные профиля, и она даст разные значения подъёмной силы/коэффы и прочее.
Что-то типа кинематического расчета в контексте конкретной упрощённой физической модели.
Это скорее даже калькуляторы, типа таких
http://www.xn--m1abbbfjh0bzc.xn--p1ai/prog.php?numprog=0
но с бонусом, куда можно загружать не только циферки, но и картинку. 
Хотя картинку (геометрию) мб можно свести к циферкам в каких-то случаях

Короче говоря, САЕ ему не надо и сомневаюсь что он вообще знает что такое САЕ :)

Изменено 16 декабря 2021 пользователем Jesse

[zerganalizer 580]

41 минуту назад, Jesse сказал:

но с бонусом, куда можно загружать не только циферки, но и картинку. 

Не картинки, а кривую в оригинале или IGES хотя бы.

41 минуту назад, Jesse сказал:

Короче говоря, САЕ ему не надо и сомневаюсь что он вообще знает что такое САЕ :)

В некотором роде нужен упрощённый калькулятор похожий на возможности X-Foil, для оценки

41 минуту назад, Jesse сказал:

разные значения подъёмной силы/коэффы и прочее

на разных углах атаки.

 

В-целом да, для оценки, а не особо точного анализа. Но по кривой, а не по точкам и желателен график и картинка обтекания на разных углах уклона. Пока лучше, чем FlowEFD не нашёл, но чутка геморно настраивать и понимать, особенно - получать численный отчёт, с цифрами. Цифры нужны для включения цикла оптимизации цепочки "модель-расчёт-обновлённая модель".

Изменено 16 декабря 2021 пользователем zerganalizer

[piden 2 874]

4 minutes ago, zerganalizer said:

Не картинки, а кривую в оригинале

2 hours ago, zerganalizer said:

А в программу можно загрузить профиль в виде кривой, а не точками? Только точками мне не подходит

Интересно, а как это "профиль кривой в оригинале", если не по точкам? С таблицей касательных для каждой точки? Вторых производных, третьих...? Сразу образующий полином формулой?

 

On 12/15/2021 at 10:44 AM, zerganalizer said:

К сожалению такой метод не даёт удовлетворительного графика анализа кривизны, поскольку очень низка степень аппроксимирующей кривой.

Если ты сохранишь свой профиль как деталь в IGES / sat /.... и потом зачитаешь снова - анализ кривизны на импортированной деталюхе будет тебя удовлетворять?

 

 

 

[Ветерок 2 154]

21 минуту назад, piden сказал:

Интересно, а как это "профиль кривой в оригинале", если не по точкам?

Вообще-то, профили строятся по уравнению, а не по точкам.

И кривизна полученной линии зависит от метода преобразования уравнения в линию конкретным софтом. В разных программах она разная. Как-то давно сравнивали кривизну профиля NACA, построенную по одному и тому же уравнению в Крео и в NX.

[piden 2 874]

1 hour ago, Ветерок said:

Вообще-то, профили строятся по уравнению, а не по точкам.

Вообще-то, вопрос был не про откуда изначально информация о профиле берется - хоть хвостом непокорного мула на кульмане рисуй - а про то, в каком виде Зерг эту информацию предавать собрался в расчетную прогу. Вот чтобы кривая, но не по точкам.

 

1 hour ago, Ветерок said:

И кривизна полученной линии зависит от метода преобразования уравнения в линию конкретным софтом.  В разных программах она разная.

Спасибо, Кэп.

Предложение сохранить и зачитать нейтральный файл -- как раз про это было. 

 

1 hour ago, Ветерок said:

Как-то давно сравнивали кривизну профиля NACA, построенную по одному и тому же уравнению в Крео и в NX.

И в той, и в других похожих темах пришли к тому, что достаточно поплотнее точек наставить -- тогда влияние аппроксимирующего полинома можно свести к нулю.