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

[Jesse 979]

27 минут назад, karachun сказал:

А когда же вы его считать будете?

не будет
пока что типичный  (дешёвый) популизм от зерга идёт

[a_schelyaev 371]

2 часа назад, zerganalizer сказал:

Сейчас поменял формулы - стало несколько десятков сегментов 6-го порядка. Возможно, я ошибся и не те цифры воспринял. Есть фича упрощения и прямого управления кривой, резет фичи даёт оригинальную кривую, но можно понизить степень или повысить, а также двигать управляющие точки полученной кривой. Я приводил цитату

Вы это в CAD-системе делаете?

[Jesse 979]

3 минуты назад, a_schelyaev сказал:

Вы это в CAD-системе делаете?

я понял. Зерг что то напободие фотоупругости использует в своих расчетах))

[a_schelyaev 371]

 

 

30 минут назад, zerganalizer сказал:

Волнистость профиля приводит к паразитным завихрениям при обтекании и вибрациям. + падение подъёмной силы.

Фото крыла сверху видите? ВИдите гребенку? Это турбулизаторы. Они нужны, чтобы на угле атаки, поток турбулизовался сильнее и после отрыва обратно присоединился или же вообще не отрывался.

Вы же бьетесь за ламинаризацию профиля, от которой отказались из-за капризного поведения на разных режимах.

[KorovnikovAV 510]

1 час назад, a_schelyaev сказал:

Вы же бьетесь за ламинаризацию профиля, от которой отказались из-за капризного поведения на разных режимах.

В отрыве от фантазий Зерга.
Мне вот интересно, а как задается внешняя среда при расчетах. Она же действительно очень изменчива, есть какие то методики чтобы понять поведение среды на эшелоне и на высоте 10 км. Поделитесь общим направлением, раз уже считали такое.

[zerganalizer 580]

2 часа назад, KorovnikovAV сказал:

Тут цифры вообще сверхважная штука. Допустим изменение кривизны профиля крыла снижает вибрации на 3% и повышает подъемную силу на 2% при этом повышает требования к производству и удорожает процесс на 30%

Правильная гладкость даёт только плюсы. У вас будет гладкий профиль изначально, а уж производство добавит своих тонкостей. Иметь плохую кривую в модели да её ещё и криво изготовить - хрень.

2 часа назад, karachun сказал:

А когда же вы его считать будете?

 

20.12.2021 в 13:13, zerganalizer сказал:

Решил попробовать этот аналог X-foil. Там интегрирована база 4-5digit NACA, так, для сравнения пойдёт для начала.

 

2 часа назад, karachun сказал:

Так покажите нам ее. Посчитайте "плохой" и "хороший" профили в доступном вам CFD пакете и покажите что подобные погрешности в определении формы профиля приводят к сколь нибудь заметным результатам.

Пока я для начала выбрал пакет, он бесплатный, проверенный, скачанный и изучаемый на данный момент. Если предложите другие более подходящие варианты - ветка для этого и создана.

 

А вот построение моих профилей и результаты сравнительного анализа, если результат мне понравится - появится не сейчас и, возможно, в отдельной ветке.

 

[zerganalizer 580]

 

2 часа назад, a_schelyaev сказал:

Вы это в CAD-системе делаете?

Именно. В этом вижу достоинство. Всю последнюю неделю в свободное время и даже в выходные строю, подбираю параметры и формулы и снова строю. Более того - натравил на тему мой универсальный решатель, меняю границы параметров, число итераций и получаю на экране сразу семейство профилей, каждый из которых могу увидеть с анализом. Как-то так:

 

1 час назад, a_schelyaev сказал:

Фото крыла сверху видите? ВИдите гребенку? Это турбулизаторы. Они нужны, чтобы на угле атаки, поток турбулизовался сильнее и после отрыва обратно присоединился или же вообще не отрывался.

Наконец-то серьёзно по теме аэродинамики профиля разговор. Да, я пока стремлюсь получить максимальную ламинарность потока, а компенсировать отрыв либо загибом хвостика вверх (словить вихрь) либо максимально поднять "горб" после точки максимального подъёма профиля, соблюдая качество анализа кривизны.

 

Как вариант - конфигер уже строит профили, когда после точки максимального подъёма наступает сильный вогнутый спад и ближе к хвостику снова появляется управляемая выпуклость, сохраняя безопасную толщину профиля. Для "ловить вихрь" и заставить его присоединиться обратно.

 

В том и задача конфигера - уметь строить все "разновидности" и комбинации "выпукло-вогнутого" на профиле. Плюс та же формула будет строить mean-кривую, со своими параметрами и графиками кривизны. Но тут это оффтопик - я пока в разработке, фича на 11 параметров тестируется, интересные профили сохраняются как конфигурация в таблице параметров.

 

А тема про то, чем и как проверить качество и сравнить с существующими профилями.

1 час назад, a_schelyaev сказал:

Фото крыла сверху видите? ВИдите гребенку? Это турбулизаторы. Они нужны

Если так нужно - можно будет поработать и над конфигурированием такого чуда. Подмешать туда синусоидальной флуктуации в закон ))))))))

 

Изменено 21 декабря 2021 пользователем zerganalizer

[Jesse 979]

2 часа назад, a_schelyaev сказал:

 

 

Фото крыла сверху видите? ВИдите гребенку? Это турбулизаторы. Они нужны, чтобы на угле атаки, поток турбулизовался сильнее и после отрыва обратно присоединился или же вообще не отрывался.

Вы же бьетесь за ламинаризацию профиля, от которой отказались из-за капризного поведения на разных режимах.

полагаю, что про турбулентность Зерг ничего не слышал (а если даже и слышал, то отрицает её существование, потому что это отличается от его "картины мира") и пользуется сугубо этим:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Теорема_Жуковского
То есть аналитическим приближением через циркуляцию, где поток воздуха - суть идеальная жидкость, которая идеально обтекает профиль (безотрывно).

[KorovnikovAV 510]

56 минут назад, zerganalizer сказал:

Правильная гладкость даёт только плюсы. У вас будет гладкий профиль изначально, а уж производство добавит своих тонкостей. Иметь плохую кривую в модели да её ещё и криво изготовить - хрень.

3 часа назад, karachun сказал:

Зигулинька, ты знаешь, зачем в автопроме делают поверхности G3? Чтобы блестело и всем нравилось. Для аэродинамики если и есть какой то выхлоп то только побочный. Для самолетов это дело десятое если не двадцатое, потому что главное это стоимость за 1 пассажира на километр при соблюдении требований по уровню шума на кой профиль крыла влияет примерно никак. 

Тебе уже даже профессиональные инженеры по САЕ сказали, что ты решаешь абстрактную задачу для никого, в отрыве от технологии. Утром деньги, вечером стулья.

41 минуту назад, zerganalizer сказал:

Как вариант - конфигер уже строит профили, когда после точки максимального подъёма наступает сильный вогнутый спад и ближе к хвостику снова появляется управляемая выпуклость, сохраняя безопасную толщину профиля. Для "ловить вихрь" и заставить его присоединиться обратно.

 

А скорость набегающего потока в диапазоне от 300 до 800 кмч ты геометрией как учитывать собрался? Свечку когда нибудь задувал?

[karachun 2 038]

20.12.2021 в 12:13, zerganalizer сказал:

Решил попробовать этот аналог X-foil.

Данная программа имеет некоторые ограничения а также выбранные методы решения налагают определенные неточности на решение.

http://www.xflr5.tech/docs/Part IV: Limitations.pdf

 

 

И самое важное. При моделировании вихрей методом панелей каждая панель считается плоской!

Решатель превращает криволинейную геометрию в набор плоских панелей.

 

Как видите, решатель не учитывает такую сложную геометрию как у вас. И в будущем, как решение данной проблемы, планируется не внедрение поверхностей высокого порядка а наоборот - разбиение треугольных панелей на треугольники.

Но похоже что вы для себя уже давно все решили, так что развлекайтесь.

Изменено 21 декабря 2021 пользователем karachun

[KorovnikovAV 510]

42 минуты назад, zerganalizer сказал:

А тема про то, чем и как проверить качество и сравнить с существующими профилями.

2 часа назад, a_schelyaev сказал:

С существующими ты можешь сравнить взяв, как Папа Карло свой профиль, нож и потом сделать два буратина в виде уже работающего крыла и твоей абстрактной модели. В качестве аэродинамической трубы могу предложить листодув. 

6 минут назад, Jesse сказал:

То есть аналитическим приближением через циркуляцию, где поток воздуха - суть идеальная жидкость, которая идеально обтекает профиль (безотрывно).

и где имеется предсказуемое изменение скорости потока

[a_schelyaev 371]

8 часов назад, KorovnikovAV сказал:

В отрыве от фантазий Зерга.
Мне вот интересно, а как задается внешняя среда при расчетах. Она же действительно очень изменчива, есть какие то методики чтобы понять поведение среды на эшелоне и на высоте 10 км. Поделитесь общим направлением, раз уже считали такое.

Смотря как считать. Общее правило задавать некое среднее значение набегающей турбулизации потока.

Если считать с помощью SST, то там сама модель генерящая турбулизацию независимо от входных условий, такое вот шаманство.

8 часов назад, zerganalizer сказал:

 

Именно. В этом вижу достоинство. Всю последнюю неделю в свободное время и даже в выходные строю, подбираю параметры и формулы и снова строю. Более того - натравил на тему мой универсальный решатель, меняю границы параметров, число итераций и получаю на экране сразу семейство профилей, каждый из которых могу увидеть с анализом. Как-то так:

 

 

Так в этом и суть же. Вы "гладите" профиль в своей программе с помощью полиномов высоких степеней. Выше 5й степени, как я помню, ядра не поддерживают кривые. Т.е. вы можете с помощью функций задать распределение точек, соответствующее хоть 20 степени полинома, но в итоге по этим точкам будет проведен кубический сплайн, например.

И?

Я же вам пишу уже не первый раз про то, что в CAD-системе нет тех производных, что вы поддерживаете.

Я допускаю, что вы получаете такое распределение dx/dy мжду точками, что сплайн по ним получается не осциллирующий и монотонный,

8 часов назад, zerganalizer сказал:

 

Наконец-то серьёзно по теме аэродинамики профиля разговор. Да, я пока стремлюсь получить максимальную ламинарность потока, а компенсировать отрыв либо загибом хвостика вверх (словить вихрь) либо максимально поднять "горб" после точки максимального подъёма профиля, соблюдая качество анализа кривизны.

Ну, вообще-то я вам изначально серьезно по обводам вопрос задавал.

Касаемо ламинарного потока. У него есть плохое качество - он очень инерционный. Если у вас поток ламинарный, то значит внутреннее трение между абстрактными слоями воздуха стремится к нулю, т.е. вязкость тоже стремится к нулю. Это значит, что такой поток крайне инерционный и как только он оторвется, то дальше полетит по прямой и вы профилировкой уже ничего не сделаете. После отрыва у вас будет вертеться отрывной пузырь - обратно-циркуляционная зона.

Поэтому все ламинаризованные поверхности делают по принципу как можно продолжительного соблюдения градиента dx/dy

Вот пример

https://www.ottoaviation.com/celera-500l

Посмотрите как кабачок расширяется практически до самого хвоста. Профиль крыла тут аналогичный.

Найдите серию профилей NACA SC (supercritical) II поколения и III поколения.

Но там скорости трансзвуковые.

Первый такой профиль в серии был профиль на Мустанге серии P65 если не ошибаюсь.

Изменено 21 декабря 2021 пользователем a_schelyaev

[a_schelyaev 371]

7 часов назад, KorovnikovAV сказал:

Зигулинька, ты знаешь, зачем в автопроме делают поверхности G3? Чтобы блестело и всем нравилось. Для аэродинамики если и есть какой то выхлоп то только побочный. Для самолетов это дело десятое если не двадцатое, потому что главное это стоимость за 1 пассажира на километр при соблюдении требований по уровню шума на кой профиль крыла влияет примерно никак. 

Тебе уже даже профессиональные инженеры по САЕ сказали, что ты решаешь абстрактную задачу для никого, в отрыве от технологии. Утром деньги, вечером стулья.

А скорость набегающего потока в диапазоне от 300 до 800 кмч ты геометрией как учитывать собрался? Свечку когда нибудь задувал?

Друзья, давайте сменим градус общения.

Тема выглаживания профилей имеет место быть и, на сколько я знаю, до сих пор процедура не автоматизирована.

Известно, что профиля, которые в свое время создавал Роберт Бартини обладали низким уровнем сопротивления. А он их форму выводил математически. Также он предложил серию экранопланных профилей.

Вспоминаем геометрический смысл производных, для тех кто не в теме.

G1 - имеем замкнутую кривую без разрывов в контуре.

G2 - имеем замкнутую кривую с непрерывной касательной в точках стыка дуг профиля.

G3 - имеем замкнутую кривую без разрыва в эпюре кривизны в точках стыка дуг профиля.

G4 - имеем замкнутую кривую без разрыва "касательной" в эпюре кривизны в точках стыка дуг профиля.

G5 - имеем замкнутую кривую без разрыва "кривизны" в эпюре кривизны в точках стыка дуг профиля.

 

Выше 5й производной геометрического смысла для аэродинамики я пока не наблюдаю.

Возможно для оптики это важно или волновых процессов. Но не для обычного обтекания, чтобы получить качественный прирост в аэродинамическом качестве и безотрывном обтекании.

Возможно, что это какие-то заморочки чисто на математическом уровне, но кто с регрессией баловался знает, что повышение степени в общем случае не дает однозначно положительный результат.

[Jesse 979]

1 час назад, a_schelyaev сказал:

Касаемо ламинарного  турбулентного потока. У него есть плохое качество - он очень инерционный. Если у вас поток ламинарный  турбулентный, то значит внутреннее трение между абстрактными слоями воздуха стремится к нулю, т.е. вязкость тоже стремится к нулю (!). Это значит, что такой поток крайне инерционный

 

[zerganalizer 580]

17 часов назад, karachun сказал:

Данная программа имеет некоторые ограничения а также выбранные методы решения налагают определенные неточности на решение.

С удовольствием рассмотрю аналогично простые в использовании альтернативы. Например, Siemens FlowEFD как вариант чутка пробованный, но до конца не понятый. Ветка как раз про варианты.

17 часов назад, karachun сказал:

Как видите, решатель не учитывает такую сложную геометрию как у вас. И в будущем, как решение данной проблемы, планируется не внедрение поверхностей высокого порядка а наоборот - разбиение треугольных панелей на треугольники.

Расчёт ПОВЕРХНОСТИ крыла будет в другом ПО и в другой ветке обсуждаться. Тут только плоский профиль.

 

10 часов назад, a_schelyaev сказал:

Так в этом и суть же. Вы "гладите" профиль в своей программе с помощью полиномов высоких степеней. Выше 5й степени, как я помню, ядра не поддерживают кривые. Т.е. вы можете с помощью функций задать распределение точек, соответствующее хоть 20 степени полинома, но в итоге по этим точкам будет проведен кубический сплайн, например.

Дяденька, вы мои данные открывали? Я также могу конвертировать кривую по формуле в кривую до 16-й степени, пример лежит в файлеnaca663418-il-soft.igs

[zerganalizer 580]

10 часов назад, a_schelyaev сказал:

Вы "гладите" профиль в своей программе

Никаких "поглаживаний", только непосредственно кривая по формуле.

10 часов назад, a_schelyaev сказал:

Я допускаю, что вы получаете такое распределение dx/dy мжду точками, что сплайн по ним получается не осциллирующий и монотонный,

Я конвертировал кривую по формуле в сплайн через набор точек, данные ещё раз смотрите. Анализ чутка отличается. А вот какими примитивами САПР строит кривую по уравнению - вопрос отдельный. В моём случае что-то типа 28 сегментов 6-й степени в последнем варианте.

10 часов назад, a_schelyaev сказал:

Посмотрите как кабачок расширяется практически до самого хвоста.

Во-во, именно! Такой профиль считаю близким к идеалу в данном случае ламинарного потока. Та формула, что я использую, склонна к построению именно подобных профилей, идеальный её вариант имеет camber position равным 1/Е.

10 часов назад, a_schelyaev сказал:

Тема выглаживания профилей имеет место быть и, на сколько я знаю, до сих пор процедура не автоматизирована.

Есть абсолютно конкретное решение конкретного САПРа. Всё там автоматизировано.

10 часов назад, a_schelyaev сказал:

Известно, что профиля, которые в свое время создавал Роберт Бартини обладали низким уровнем сопротивления. А он их форму выводил математически. Также он предложил серию экранопланных профилей.

Это магия какая-то. Меня снова сравнивают с Бартини, впервые это было в кабинете директора ЦАГИ, хотели меня свести даже с родственниками Бартини для общения по теме аэродинамики.

10 часов назад, a_schelyaev сказал:

G5 - имеем замкнутую кривую без разрыва "кривизны" в эпюре кривизны в точках стыка дуг профиля.

В моем случае у "идеального профиля по этой формуле" G=бесконечности. Ну, так нам математики в школе твердили...

 

Вот так выглядит приложенная кривая при попытке её отредактировать.

[ДОБРЯК 611]

16 минут назад, zerganalizer сказал:

Я конвертировал кривую по формуле в сплайн через набор точек

В какой сплайн вы конвертировали свою кривую. Вас про это и спрашивают, чтобы понять точность на выходе...

[zerganalizer 580]

18 минут назад, ДОБРЯК сказал:

37 минут назад, zerganalizer сказал:

Я конвертировал кривую по формуле в сплайн через набор точек

В какой сплайн вы конвертировали свою кривую. Вас про это и спрашивают, чтобы понять точность на выходе...

Всё ведь выложил, сами смотрите. Есть 3 возможных результата на выходе, если мой конфигуратор профиля. Два последних варианта доступны, если импортировать точки профиля извне.

 

1. Нативная кривая по уравнению. Её представление регламентировано САПРом. Выглядит многосегментной кривой, сегменты 6-го порядка.

2. Кривая NURBS максимум 16-го порядка, картинка выше.

3. Сплайн, полученный из п.п.1-2 из равномерно распределённых по ним точкам числом около полутысячи. Я пробовал около 2к точек, но вылезли аномальные осцилляции. И точность повторения графика кривизны не очень.

 

2 последних варианта я выложил вместе с исходником, который аппроксимировал. И просто сплайн по точкам из инета тоже представлен в выложенных данных, самый первый осциллирующий график. С бульбуляторами по версии @a_schelyaev

@a_schelyaev Если я смогу генерировать геометрически правильные гладкие профили для ламинарного течения, их локально "забульбулировать" будет проще пареной репы, плавали, знаем как.

Изменено 22 декабря 2021 пользователем zerganalizer

[KorovnikovAV 510]

56 минут назад, zerganalizer сказал:

 

 

Картинки то будут из CFD? Хоть какие то. 

[zerganalizer 580]

32 минуты назад, KorovnikovAV сказал:

В лс им напиши зачем всём знать особенности твоей биографии в плане вымышленных несостоявшихся знакомств. 

У кого что вымышленное не состоялось? Не лезь в САПРовские темы, иди продавай уже. Последняя моя реакция на твой флейм.

 

Теперь почти по теме. Попадаются профили, которые НИКАК не аппроксимировать нурбсой 16-го порядка за один сегмент. Так что их либо кушать как сплайн по точкам с перфорированным анализом кривизны, либо симулировать конфигуратором, а он ещё далеко в разработке.

 

Отсюда задача - дорабатывать конфигуратор и исследовать какие параметры что в геометрии могут дать. Но это тема для другой ветки, если она будет.

 

А тут пока про CFD для профилей, пригодные для прямой интеграции с САПРом. X-foil-подобные требуют перегрузок файлов точек туда-сюда. Я попробую потестить это, но вопрос интеграции пока открыт.

 

Я почитал функцию для матлаба, полностью повторяющий X-Foil-расчёт, если бы удалось сделать аналогичный для работы в среде САПРа - было бы идеально.

Изменено 22 декабря 2021 пользователем zerganalizer