Vortexproblem?

Hallo Männer,
nachdem ich mich Jahrzehnte in Seglerabstinenz geübt habe, erleide ich gerade einen Rückfall und hänge mit Vortex an einem Auslegungsentwurf.
Ziel 5 m Flachland Thermiksegler mit Schwerpunkt auf möglichst geringem vs logischerweise bei möglichst guten Gleitzahlen. Die Profildicke liegt im Strak bei 11-12
Wölbklappen sind nicht vorgesehen, was sich aber noch ändern könnte..;-))

Leider hakt es daran, dass ich von Vortex egal welches Profil ich verwende, immer auf der Oberseite eine Ablöseblase ab 20 % Tiefe erhalte. Diese endet bei ca. 50 % Tiefe bei Ca 0,6 Damit liegt diese im Hauptflugbereich.



Der Widerstand ist von CA 0,6 bis 1,15 erhöht, ab 1,15 wenn der Grenzschichtumschlag vor der Ablöseblase bei 20% tiefe erfolgt, sinken die Widerstände wieder auf Normalwerte ohne laminare Ablöseblase ab.

Mich stört daran, dass ich diese Ablöseblase bei einer Grenzwertbetrachtung mit meinen Winepplerprogrammen oder Winprofil überhaupt nicht verifizieren kann. Am Außenflügel brauche ich bei meinem Entwurf bei V-min eine Re über 105000.





Wie man sieht, sind mit dem Wineppler nicht mal bei 70000 Blasenwarnungen da. Und wenn ich unterstelle, dass der Verlauf bei 60000 als Grenzfallbetrachtung auf höhere Re übertragbar ist, deckt sich der überhaupt nicht mit dem Vortex Ergebnis.
Danach müsste Vortex über den gesamten CA Bereich eckige Verläufe zeigen, was nicht der Fall ist. Das Vortex Ergebnis wirkt insofern unrealistisch.

Um das Bild abzurunden, auch wenn ich die betrachteten Profile deutlich auf 3 % entwölbe bekomme ich mit Vortex dasselbe Ergebnis.

Ich frage mich daher, wie realistisch die Vortexrechnung hier ist. Also ob diese Ablöseblase in der Praxis auftreten wird.

Und ob ich mit einem Turbulator bei 20 % das Problem in den Griff bekomme oder mit den schlechteren Leistungsdaten leben muss.
Die Gleitzahl sinkt in dem Bereich um 1- 3 m ab schlimmer sind aber die deutlich schlechteren vs Werte die ändern sich bei steigendem Alpha nur unwesentlich zum besseren und sinken über CA 1,15 sprunghaft auf 20 % bessere Werte.

Gruß
Eberhard

Hallo,
sind alle mit Ahnung beim Fasching? oder im Urlaub auf der Flucht..

Gruß
Eberhard

Rechne mal mit XFLR5 (http://xflr5.sf.net/ ) nach mit der kompletten Tragflächen Geometrie..sowohl viscos als auch inviscos.

Tutoral gibts hier: http://www.mjw.co.at/downloads/XFLR5-tut-v1.pdf

Hallo,
danke für deinen Hinweis, kannte ich bislang noch nicht.

Ich möchte aber auf Vortex bezogen wissen, ob das sein kann, dass alle Profile dieses Betriebsverhalten mit der Ablöseblase an derselben Stelle zeigen. zB auch dann, wenn die Profileprogramme diese bei zB 70 % unten oder sonst wo darstellen, also offensichtliche und eklatante Schwächen an ganz anderer Stelle im CA Verlauf bei den verschiedenen Profilen da sind. Die meckert Vortex erst an, wenn das im Polarenverlauf unübersehbar wird.



Schau, hier E über Alpha sieht man das sehr schön, in dem Vergleich sind das 6 verschiedene Profile, über 10 andere Profilentwürfe habe ich wegen insgesamt schlechtem Ergebnis ohne die Gesamtrechnung zu speichern wieder verworfen ausnahmslos allen unterstellt Vortex dieses Betriebsverhalten.

Ich kann mir schlichtweg nicht vorstellen, das dieses bei allen Profilen so sein soll.

Kann ja sein, dass ich schief liege, schaun wir mal.
Vieleicht kann ja jemand mit fundierten Erfahrungswerten helfen.

Gruß
Eberhard

Generell ist das schon eine häufige Charakteristik. Der Unterschied in den Profilen liegt eigentlich eher darin, ob die Blase gross wird, weniger darin, ob sie überhaupt entsteht.

Vortex ist aber nicht wirklich als hochgenaues Leistungsberechnungsprogramm ausgelegt. Bei den Verfahren zur Widerstandsberechnung hat Frank wohl mehr Wert auf zügige Rechenleistung als auf das letzte Prozent bei der Präzision gelegt.

Hallo Eberhard,

Makus hat recht, ich habe versucht bei meiner Widerstandsberechnung einen halbwegs vernüftigen Kompromiss zwischen Genauigkeit und Rechengeschwindigkeit hinzubekommen.

Ich habe lange mit Xfoil rumgebastelt und bin dabei immer wieder angeckt.
Das XFoil ist eine prima Sache, wenn man einzelne Profil durchrechnen will und liefert auch tolle Ergebnisse ab.
Für eine Zusammenarbeit mit meinem Vortex ist es nur schlecht zu gebrauchen.
1) wenn man dutzende Flügelschnitte rechnen will , ist es viel zu langsam .
Würde ich meine Routinen durch XFoil ersetzten, könntest Du dich für einige Stunden zurücklehnen .
2) Viel schlimmer ist , das XFoil nicht immer ein Ergebniss liefert
Je nach Profilform und Re-Zahl kann es passieren , das ich von XFoil keine Polare erhalte.
Per Hand kann man da schnell mal eingreifen und einige Programmparameter ändern und kommt so dann doch zum Ziel.
Für einen automatischen Programmablauf ist das aber nicht zu gebrauchen, weil hier mal was fehlt und da mal.
Und dann müßte man interpolieren, ob das so glücklich ist ??

Bei deinen Vergleichen , zwischen den Profilpolaren von WinEppler und den Gesamtpolaren von Vortex muß Du auch noch folgendes beachten.

Die Widerstandswerte in den Gesamtpolaren ist die Summe aller verfügbaren Widerstände am Flugzeug.
Also Profilwiderstand + induzierter Widerstand + Rumpfwiderstand + Interferenzwiderstand.
Wineppler liefert nur den Profilwiderstand.
Dann hast Du noch das Problem, dass man aus den Gesamtpolaren nicht erkennen kann , an welcher Stelle des Flügels gerade ein Blasenwiderstand vorhanden ist.
Mal kann die Flügelmitte , mal die Flügelspitze davon betroffen sein, je nach Anstellwinkel und Re-Zahl und vorhandener Auftriebsverteilung.

Desweiteren hast Du es bei den Gesamtpolaren mit Widerstandswerten zu tun, die bei jedem Anstellwinkel eine andere Re-Zahl als Gundlage haben.
Du müßtest dir also eine andere Kurve aus dem Wineppler zusammenbasten.
Für CA 0,1 nimmst Du z.B. den Widerstand der Re-Zahl-Kurve 200000 und bei CA 0,8 z.B. den Widerstand aus der Re-Zahl-Kurve 80000.
Dazu noch den induzierten Widerstand des passenden Profilschnittes.

Und vor allem für jeden Profilschnitt einzeln ausführen und dann aufsummieren.
Dabei ist es dann geschickt mit einer Zwischenkraft für jeden Panelabschnitt zu rechnen (da sich die Panelbreiten ja verändern können), dann alles auffsummieren und am Schluß durch die Gesamtumströmte Fläche teilen.
Also cw_ges = Summe(cw_lokal*Panelbreite_lokal*Profiltiefe_lokal) / Gesamtoberfläche.

Bei der Berechnung des Gesamtwiderstandes (im FLZ_Vortex) gehe ich folgendermaßen vor.
Zunächst lasse ich mir vom Vortex-Lattice die Auftriebsverteilung über alle Flächen rechnen.
Daraus ergibt sich für jeden Flügelschnitt ein induzierter Anstellwinkel.
Aus dem geometrischen Anstellwinkel (Winkel Profilsehne -> Anströmrichtung) und dem induzierten Anstellwinkel berechne ich mir den effektiven Anstellwinkel eines Profilschnittes.
Des weiteren berechne ich die Re-Zahl für diesen Profilschnitt und ich kenne die Profilform .
Mit diesen Werten gehe ich dann in die Profilrechnung hinein und bekomme den Profilwiderstand heraus.
Der Profilwiderstand + dem induzierten Widerstand aus der Vortexrechnung ergibt den Gesamtwiderstand für einen Profilschnitt.
Das Ganze wird dann über die Fläche auffsummiert und ich bekomme den Widerstand für eine Fläche heraus.
Die Widerstände aller Flächen + dem Rumpfwiderstand + dem Interferenzwiderstand ergibt dann den Gesamtwiderstand des Flugzeuges.
Wenn ich dann noch das Gesamt-CA des Flugzeuges kenne, kann ich mir daraus die Gesamtpolaren berechnen.

Der große Nachteil bei dieser Vorgehensweise ist, dass die Vortexrechnung (reibungslose Berechnung) halt nicht die Strömungsvorgänge mit Grenzschichteinfluß berücksichtigt und erst am Schluß eine Widerstandsberechnung mit Reibungseinfluß stattfindet.

Besser wäre es , wenn wärend der Vortexrechnung eine Interation mit einem Profilprogramm stattfinden würde.
Veränderungen der Profileigenschaften (z.B. die Nullbeiwerte) unter Re-Zahleinfluß würden so besser erfasst.

So etwas einzubauen wäre eine Herausforderung , ohne größere Umbauten am Programm aber leider nicht machbar.
Vielleicht traue ich mich da aber mal irgendwann bei.

Gruß

Frank

Hallo Frank,
ist toill, dass du dir die Mühe gemacht hast so umfangreich zu schreiben.

Dein Programm ist super, es ermöglicht detailiert vergleichende Gesamtbetrachtungen und Einzelbetrachtungen in vergleichsweise sehr kurzer Zeit. Sowas war vorher nur mit imensem Aufwand möglich.

Als Entwicklungsinstrument ist das unschlagbar.
In der Kombination mit Profilprogrammen, lässt sich dann mit etwas Logig auch wunderbar herausfinden wo im Detail der Schuh drückt. klar sagt mir dein Vortex nicht wo die Blase genau ist, ich kann aber erkennen, ob sie oben oder unten und an welchem Flügel sie ist und in welchem Ca Bereich. Mit dem Grenzschichtumschlag in diesen Bereichen mit zB Eppler XFoil, lässt sich dann der Rest feststellen. Schließlich sind die immer im Bereich der laminaren Strömung.... die Blase kann dann nur vor dem Grenzschichtumschlag im spezifisch interessierenden Ca Bereich sein.

Ich gehe auch nach dem Vergleich mit XFoil (morgends um 4.00..:-))
davon aus, dass an den Profilen durchaus auch mal eine kleinere Blase auftreten kann, aber nicht muss, eher dürften die Probs kleiner sein, als von Vortex berechnet.

Entschuldige bitte, ich wollte keinesfalls deine Leistung schmälern, ich wusste mangels Seglerpraxis (vor über 35 Jahren das letzte Mal ) einfach nicht wie ich die Ergebnisse in dem niederen Re-Zahlbereich ab ca. 100000 nach oben bewerten sollte. Mit meinen Motorfliegern und Jets die ich sonst rechne, stellen sich über Re 180000 ganz andere Probs, Wölbungen über 2 % gibts nicht und der Antrieb sorgt dafür, dass leichte Blasen unter Re 3 Mio nicht wirklich auffallen
Da sind andere Probs wesentlich.... Und ich habe vergleichende Erfahrungen in Menge.

So jetzt sag mir nur noch einer, wenn ich in der Praxis hinter 20 % t solche Blasen mit einer Auslegung bekomme, hilft dann ein Turbulator, oder sitzt man zwischen den Stühlen denn bei 20 Tiefe dürfte der in vielen Flugzuständen auch als Bremse wirken. Man muss also auch abwägen ob der Nutzen größer ist als der Schaden. Schließlich wird die Turbulente Laufstrecke deutlich länger.
Hab das nebenher gerade mit einem hochgesetzten Koordinatenpunkt verglichen, die Unterschiede sind doch erheblich. Die guten Profileigenschaften gehen aber nicht verloren.







Wer weis dazu aus der Praxis etwas mehr?

Gruß
Eberhard

PS: Frank, ich hab regelmäßig Speicherüberläufe im Rechner mit einem XP Rechner mit Doppelprozessor wenn ich mit Vortex sehr lange über zB 4 h arbeite.
Schneller gehts wenn ich während des Rechnens ungeduldig mit dem linken Grafikfenster rumspiele ich vermute, dass das Problemchen durch den Grafikteil verursacht wird.
Wenn ich dann alle Meldungen weggedrückt habe, kann ich noch wegspeichern, aber die Meldungen kommen dann sofort wieder, dann hilft nur abwürgen mit dem Taskmanager und neuer Programmanwahl.

@Eberhard: Schön das du bereits XFLR5 verwendest, das freut mich! Fragen dazu kannst gerne an mich per PM oder Email stellen.

lg
martin