XFLR5操作说明

XFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第1页XFLR5基本操作介绍编写和整理：SpaceTzsEmail:[e-mail]5技术群：20399169XFoil是用于分析翼型（2D）和机翼、甚至整个飞机（3D）气动力的共享软件，它由MIT（麻省理工）航空航天系的Prof.MarkDrela和H.Youngren开发。XFLR5是使用Xfoil作为求解器，有友好用户界面的开源软件（使用Qt开发的）。本教程会教大家使用XFLR5来分析翼型NACA0012的一些基本步骤。打开XFLR5，在File（文件）菜单中点击DirectFoilDesign（直接设计翼型），翼型设计的窗口就打开了。显示了一个默认的翼型Splinefoil，把翼型列表中的去掉Show复选框中的“√”，将该翼型隐藏。在Foil（翼型）菜单中选择NacaFoils(Nace翼型)，弹出一个翼型选择对话框“4or5digits”的意思是四位或五位翼型，输入0012，NumberofPanels为确定翼型轮廓线的点的数目，保持100不变。NumberofPanels为确定翼型轮廓线的点的数目，保持100不变，点击OK确定。明显Naca0012是个对称翼型。XFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第2页下一步，在File菜单中选择XFoilDirectAnalysis(翼型分析)，进入翼型的分析，点击“OpPointview”(OperatingPoint(OpPoint)object，可能翻译为操纵点)打开“操纵点视图”，这个窗口显示的是压力分布曲线（cpvsx/c，cp为压力，x/c为沿弦长方向的位置，即曲线表示不同位置上的压力是多少)和翼型的形状（在下方）。点击Analysis(分析)菜单中的DefineanAnalysis(定义一个分析)，AnalysisType选择Type1，即雷诺数和马赫数使用给定值。将Reynolds（雷诺数）设为1000000，Mach设为0.00（意味着非常低的马赫数）。在AnalysisName（分析的名称）中，你可以使用Automatic（自XFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第3页动命名）和UserDefined（用户自定义）两种方式。点击OK确定后，在NACA0012下拉框旁边出现了这个分析的名称。现在，我们可以进行分析了。在右边的XDirect中将a(angleofattack，攻角)设置为4°（在Start中），点击Analyse分析可以得到下面的这个结果。这里有两条曲线，一条是翼型上表面压力，另一条是下表面压力。可以看出，上表面的压力曲线到了0.9的弦长位置的时候，负的压强变为正压，因为在这个地方附近气流发生了分离，甚至倒流！注意Cp轴是反过来的，负的数值在上面，因为一般来说上表面产生的是负压。当你设置a设为0°的时候，分析得到的只有一条曲线，是因为NACA0012是对称翼型，上下表面的压强曲线相同而重合了。XFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第4页点击Polarview图标，在右边的Xdirect框中勾选Sequence复选框，然后将攻角范围设置为-4°到20°，间隔为△为1°，点击Analyse分析。现在，右边的四个小图中的第一个就是ClvsAlpha曲线，即纵轴为升力系数，横轴为攻角，最大Cl为1.35对应Alpha为14°，在这个角度之后就失速了。（你会发现，19°和20°的地方没有数据，官方解释是“notconverge”，也就是这两点的计算结果没有收敛）。而第一个大图，就是ClvsCd曲线了，最后那个小图就是升阻比随攻角变化的曲线大概在8°时升阻比最大。XFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第5页在相应的图上右击会弹出一个右键菜单，里面的DefineGraphSetting可以设置图表的属性，选项卡的内容分别是Variables（变量设置）、Scales(缩放)、AxisandGrids(轴线和网格)、FontsandBackGround(字体和背景)。XFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第6页下一步，就是为这个翼型设置襟翼。回到DirectFoilDesign菜单，选择SetFlap(设置襟翼)，其中L.E.Flap指LeadingEdgeflap(前缘襟翼)，T.E.Flap指TrailingEdgeflap（后缘襟翼），勾选T.E.Flap，设置Hinge（铰链，指旋转中心）的位置在80%弦长，10%厚度的地方，扭转角为10%（+isdown即正值就为向下扭转）。点击OK后程序要求你给该翼型命名，这里设置为NACA0012flapXFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第7页XFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第8页之后，转到XFoilDirectAnalysis(翼型分析)对它进行分析，将攻角范围设置为-4°到20°，间隔为△为1°，就像刚才那样处理。最后，到了我们比较关心的部分了，就是建立一个三维的机翼。为了达成目的，我们需要足够的2D数据（翼型的数据）来支撑3D的分析。最好的方法是使用PolarsBatchAnalysis。我将会定义一系列范围的Re(雷诺数)和angles（攻角），这是因为一个三维机翼的雷诺数和攻角是随后掠角、变截面（taper）、扭转角、上反角以及其他的机翼外形因素而改变的。我将会对NACA0012（无襟翼）进行分析，设置雷诺数Re的范围为80,000到1,80,000，步进为10,000，以及攻角的范围为-4~20°，步进为1°。这大概会花费几分钟的时间。有时候分析的结果并不会收敛。L/D值的峰值也会随雷诺数Re而变化，主要是因为阻力发生了变化。有了这些数据，就可以对机翼进行分析。转到WingandPlaneDesign中，选择Wing-Plane，点击DefineaNewWing（定义一个飞翼），机翼从根部节段开始定义。最简单的机翼只有两个节段，翼根和翼尖。节段处的翼弦长度决定了根梢比（taper），而偏移量（offset）决定前缘的后掠角。这里我们定义一个直机翼，弦长（chord）为0.25m，展弦比（AR）=8，以及从翼根到XFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第9页翼尖偏移0.05m，（大概前缘后掠角为2.86°）。点击“SaveandClose”保存设置并关闭这个对话框。点击Polars-DefineanAnalysis定义一个分析，XFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第10页这里说明一下，•PolarName：极曲线名称•PolarType：极曲线类型oType1(FixedSpeed)：固定速度oType2(FixedLift)：固定升力oType3(Fixedaoa)：：固定攻角•PlaneandFlightData：飞机和飞行数据oFreeStreamSpeed：自由来流速度XFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第11页oα：攻角oβ：侧滑角•FlithtCharacteris：飞行特性oWingLoading：翼载荷oTipRe：翼尖雷诺数oRootRe：翼根雷诺数•InertiaProperties：转动惯量特性（如果勾选了Useplaneinertia，这些特性就会在另一个专用的对话框中定义，下面三项参数就不使用了）oPlaneMass：飞机质量oX_CoG：重心的X坐标oZ_CoG：重心的Z坐标•AerodynamicData：气动力数据oUnit：选择国际单位制或英制oρ：空气密度oν：空气运动粘度（注意：粘度有两种：动力粘度、运动粘度）•Winganalysismethods：分析方法oLLT：升力线法oVLM：涡格法o3Dpanel：（这个我也不知道是啥方法了）•GroundEffect：地面效应oHeight：高度•Options：选项oViscous：粘性流•ReferenceAreaandSpanforAeroCoefficients：说的大概是选择哪个作为飞机的参考面积XFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第12页oWingPlatform：机翼平面oWingPlatformprojectedonxyplane：机翼在xy平面的投影这里我把默认的LLT改为VLM，点击OK确认。然后，攻角设为-4°~10°，点击Analyze。这样分析结果就出来了。Results一栏里，可以选择显示哪些结果：oCp：压强分布，这里是总的压强，正方向和Z轴一致XFLR5基本操作教程2012-5-12SpaceTzs第13页oPanelForces：每个涡格的升力？oLift：升力oMoment：力矩oInd.Drag：诱导阻力oVisc.Drag：粘性阻力oTrans：转戾的地方？oDownw.：下洗oSurf.Vel.：表面速度？oStream：流线oAnimate：动画，如果定义了一个攻角范围的话，比如-4°~10°，就可以显示攻角变化的情景。oWingName：现在“WingName”是这个飞机的名称oWingSpan：翼展oXYProj.Span：向XY面投影后的翼展oRootChord：翼根弦长oM.A.C：平均气动弦长oX_CG：重心的X坐标XFLR5基本操作教程SpaceTzs第14页oWingArea：机翼面积oXYProj.Area：向XY面投影后的机翼面积oPlaneMass：飞机质量oWingLoad：翼载荷oTipTwist：翼尖扭转oAspectRatio：展弦比oTaperRatia：根梢比oRoot-TipSweep：后掠角oV：速度oAlpha：攻角oSideslip：侧滑角oBank：oControlpos.：oCL：升力系数oCD：阻力系数oEfficiency：效率？oCL/CD：升阻比oCl：滚转力矩oCm：俯仰力矩oCn：偏航力矩oX_CP：压心的X坐标值XFLR5基本操作教程SpaceTzs第15页说明：本文档的首个版本由SpaceTZS根据《IntroductiontoXFLR5》翻译以及操作在融合自己的经验编写而成，有错漏的地方请及时反馈到XFLR5的群社区“XFLR5基本操作文档反馈”得帖子中（不要在群里发消息，因为消息未必会保留下来，不利于跟进问题）。文档中的操作使用的是XFLR5v6.06。