XFoil Parameter

hi,
hab mich in letzter zeit ein bissel mit xfoil beschäftigt. dabei sind mir ein paar fragen gekommen. wäre echt nett wenn da der eine oder andere helfen könnte:

1. er parameter Ncritical steht standardmaeßig auf 9, die ergebnisse bei 11 entsprechen eher den polaren z.b. bei martin hepperle. was bedeutet dieser parameter und worauf setze ich ihn am besten?

2. wie kann ich klappen festlegen und damit speed bzw. thermikstellungen zu rechnen?

vielen dank für antworten,
christian neumann

Hi..

zu frage 1:

Die Rechnung der Reibungsbehafteten Grenzschicht ist bei Xfoil mit ner "e^n"-Methode gemacht.
Groebstens erklaert (Siggi, schau besser weg...): Es werden Stoerungen in der Grenzschicht untersucht. Wenn diese von ihrer gegebenen Anfangsstoerung um den Faktor e^N gewachsen sind, erfolgt Transition von laminar nach turbulent.

In der Praxis fuer die Rechnung heisst das: je GROESSER du dein N waehlst, desto RUHIGER (turbulenzaermer) ist deine Anstroemung (kleine Anfangsstoerung).

Je nachdem, womit du die Rechnungen vergleichen willst, ist also ein anderes N angemessen:
"billig-Windkanal": kleines N
Laminarwindkanal: groesseres N
Freiflugversuch in grosser Hoehe : noch groesseres N

Modellflug-Massstab in geringer Hoehe: gute Frage! tendentiell aber eher kleiner.

Die Klappen:
nach dem Laden des Profils ins GDES-Menue gehen, danach mit dem Flap-Befehl die Klappe festlegen.
Danach mit exec die Geometrie aktualisieren, raus aus gdes und los geht's. Bei starken

Xfoil c> gdes
.gdes c> flap 0.8 0 10 (klappe nach 80%, dh. 20% tief, auf der Sehne liegendes SCharnier, 10 Grad nach unten ausgeschlagen)
.gdes c> exec
[return]
Xfoil c> oper

usw..

Klappenausschlaegen sollte man im Bereich des Scharniers im PPAR-Menue ein wenig die Panellierung verdichten.

Soviel zu meinen (etwas eingerosteten) Xfoil-Kenntnissen.

mfg andi

hi,
super vielen dank. jetzt kann ich endlich mal alle möglichen klappenstellungen durchrechnen und dann in der praxis mal ausprobieren wie gut das hin haut.

wegen den Ncrit bin ich immer noch nicht wirklich schlauer. rein von den polaren sehen die mit höhere Ncrit "realistischer" aus, da sie nicht so glatt und makellos sind. hat das mal jemand genauer untersucht???

soviel erstmal
christian

Halo Christian,

untersucht habe ich es nicht, aber ich habe aus drei verschiedenen Quellen folgendes übereinstimmend erzählt bekommen:

1. ncrit= 9 (Standardvorgabe von xfoil) passt für die Beurteilung von Segelflugmodellen im Bereich ca-max und nierdrigen Re-Zahlen (re=100.000 oder kleiner) ganz gut

2. ncrit=11 (also "sauberere" Strömung) passt bei Segelflugmodellen sonst besser zu den Messwerten

Ich mache daher meine Vergleiche zunächst mit ncrit=11 und wenn ich mich entschieden habe bzw. zwischen zwei Alternativen schwanke Kontrollrechnungen mit ncrit=9.

Mit Motorflugmodellen befasse ich mich in der Theorie nicht. Daher habe ich keine Ahnung, welches ncrit da passt. Laut xfoil-Anleitung soll man aber aber deutlich niedrigere Werte nehmen, da die Strömung durch den Propellerstrahl stark gestört ist (Entenmodelle im Pusherbetrieb wohl ausgenommen ).

Hans

Hallo,

das LOGO-Team hat sich mal die Mühe gemacht und zwei in CNC-Formen gebaute Profile im Stuttgarter Modellwindkanal nachmessen lassen; diese Polaren wurden mit den xfoil-Ergebnissen verglichen. Dabei zeigte sich, dass für Segelflugmodell-Re-Zahlen (etwa 100.000 - 300.000) die Übereinstimmung mit xfoil-Polaren, die mit ncrit = 12 gerechnet waren, insgesamt sehr ordentlich war, aber das camax um etwa 0,1 zu hoch (also zu optimistisch) prognostiziert wurde. Davon abgesehen war die Übereinstimmung wirklich erfreulich gut. Das ganze wurde mal im "Aufwind" veröffentlicht; die Ausgabe habe ich leider nicht mehr.

Ich selbst rechne mit ncrit = 11, weil die Rechnungen dann besser konvergieren; die Unterschiede zu ncrit = 12 sind gering.

Angeblich (ausprobiert habe ich es nicht) sind die Ergebnisse für das camax realistischer bei ncrit = 9. Daher die von Hans empfohlene Kontrollrechnung.

Viel Spaß!
Carsten.

hi,
ein großes dankeschön an alle. das mit Ncrit hat sich jetzt ja geklärt.

bei dem rumspielen mit klappen wollte ich den fall mit gesetzten querruder nach oben (mit 40 grad) durchrechnen. dabei kam raus, das selbst bei einen anstellungswinkel von 10 grad der cA wert weiterhin negativ blieb. das würde ja bedeuten, das das teil schneller sinken würde als mit normaler schwerkraft? ist meine schlusfolgerung falsch oder aber xfoil ist für diese art von berechnung nicht sonderlich geeignet?

eine weitere frage die dabei auftauchte:
ist irgendwo abzulesen, bei welchen winkel ein strömungsabriß stattfindet??

dieses forum ist toll!!

christian

Vorab: Es gibt sicher Experten, die die letzte Frage besser beantworten können als ich. Trotzdem zwei Bemerkungen:

1) Ich vermute (!), dass xfoil bei derartig großen Klappenausschlägen (die ja beabsichtigterweise zum Strömungsabriss an der Klappe führen) an seine Grenze kommt. Im Handbuch und im xfoil-Forum (übrigens oft recht interessant) wird immer wieder gesagt, dass xfoil für den Fall abgerissener Strömung keine wirklich zuverlässigen Ergebnisse produziert, was Auftrieb und Widerstand angeht. Zumindest die quantitativen Aussagen sind sicher mit Vorsicht zu genießen.

2) Trotzdem kommt mir das Ergebnis (negativer Auftrieb) nicht sooo unrealistisch vor. In der Flugpraxis sieht man doch immer wieder, dass sich "weiche" Tragflächen bei hochgefahrenen Querrudern kräftig nach unten biegen, selbst bei mäßigen Geschwindigkeiten, also hohen Anstellwinkeln. An den hochgefahrenen Querrudern herrscht also in der Tat negativer Auftrieb! Dass das Flugzeug dennoch nicht nach unten beschleunigt wird, liegt daran, dass der Rest des Flügels bei oft sehr hohem Antellwinkel großen Auftrieb (und wie beabsichtigt großen Widerstand) produziert, so dass in der Gesamtbilanz trotzdem noch positiver Auftrieb vorhanden ist, aber der Gleitwinkel eben sehr schlecht ist. Wenn man dagegen durchgehende (!) Flaps stark nach oben fährt, "platscht" der Flieger sofort auf den Boden, weil der Gesamtauftrieb zusammenbricht.

Im Grundsatz scheint mir das xfoil-Ergebnis deshalb plausibel zu sein.

Gruß
Carsten.

Hi..

Also bei 40 Grad Klappenwinkel treten wohl schon heftigere Abloesungen auf.
Dass da ein Rechenverfahren, das auf Panel+Grenzschichtrechnung basiert, ins Keuchen geraet ist klar. Ist ja schon nobel genug, dass da UEBERHAUPT ein Modell fuer Abloeseblasen und vollturbulente Abloesung drin ist. Der aeltere Eppler-Code, mit dem ich frueher gearbeitet habe, hatte das nicht.. (inzwischen in der neuen Version dann aber doch wieder).

Die Genauigkeit der Modellierung der abgeloesten Anteile der Stroemung ist nie sooo hoch, da hier in der Praxis doch sehr viel von den Anstroembedingungen (Turbulenzgrad etc.) abhaengen sollte.

Was das negative ca bei Plus 10 Grad Anstellwinkel angeht: Schwer zu sagen, ob das stimmt, ABER:
fuehr dir mal zu Gemuete, in welchem Winkel so mancher Segler runterkommt, wenn die Klappen gesetzt sind. Wenn du die Vertikalgeschwindigkeit deiner Vorwaertsgeschwindigkeit ueberlagerst, kommen ruckzug 10 Grad oder mehr Anstellwinkel zusammen, und dann wird der Auftrieb wieder positiv.

Als Beispiel: Ein Symmetrisches Profil mit 40 Grad Klappenwinkel und 20%-Klappe hat bei reibungsfreier Potentialstroemung eine Nullauftriebsrichtung JENSEITS der 20 grad!
Reibungsbehaftet bei Re=10^6 gerade mal noch die Haelfte davon, wenn man die Loesung ueberhaupt zum konvergieren kriegt.
Es haengt also extrem viel davon ab, inwieweit da was abloest. Und das haengt dann wiederum sher stark von der Form des Spaltes, der panellierung der Oberflaeche usw. ab.
Fazit: da eine Vorhersage mit Xfoil machen zu wollen, ist wenig zuverlaessig.
Mir faellt da kein rechnerisches Tool ein, das sowas gut hinkriegt. Auch (oder erst recht) RANS-Rechnungen duerften da in die Hose gehen.

mfg
andi