Многоэтажные цифры.

Откуда
Москва
Озадачился подбором профилей на трапециевидное крыло и уперся в товарища Рейнольдса. Он понапридумывал разных  многоэтажных чисел, с которыми теперь приходится разбираться  ;D
Если я правильно понимаю суть вопроса, то для любого тела с любыми размерами, двигающегося в любой среде кроме вакуума, существуют эти самые числа. Они меняются в зависимости от собственно этой среды, её вязкости. И еще определяющими является скорость движения и размер тела. Для воздуха, если сильно высоко не забираться есть простая формула Re=70*V*L.
Где L -  к примеру хорда крыла, в миллиметрах; V - соответственно скорость в м/с. А само число вообще безразмерное.
Т.е. если модель с хордой 100 мм летит со скоростью порядка 100 км/ч, то это самое число равно округленно 2*10[sup]5[/sup]
Если с той же скоростью летит Пайпер, то его 1500 миллиметровая хорда гордо рассекает приземный воздух на почти 30*10[sup]5[/sup]
Но это само по себе еще не все. Каждому телу, в частности профилю, еще определяется критическое число. Если я таки чего не напутал, то это то значение, при котором ламинарное обтекание (такое плавное и журчащее 🙂 ) переходит в турбулентное ( бушующее и клокочащее). И тогда, профиль, который стоял на модельке и прекросно её носил, при увеличении в 15 раз может совершенно испортится и наоборот. Но дальше начинаются дебри.
Допустим тот же Пайпер разогнался до 205 км/ч. И числа Рейнольдса его профиля стали 60*10 [sup]5[/sup]. Если, так умозрительно, критическое чило какого нибудь 1500мм профиля  было рассчитано на  ламинарное обтекание  на 51 км/ч, то 205 превышает это значение в 4 раза. Исходя из формулы, переход на турбулентное обтекание начинается на 1/4, т.е. 25% профиля.
Если еще разогнаться, то еще на более меньшем участке носа будет ламинарное обтекание.
Но вот что это мне дает или отнимает никак не пойму. Тем более в трапециевидном крыле, где при одной и той же скорости имеем разные по значению числа. Хорды же меняются по размаху.  😱
К примеру есть "симпатичный" Вортман FX-63-137. Но у него крайне низкие критические числа. НА моделях должен отлично проходить, а на том же Пайпере? Если допустим крыло пластиковое и в точности повторяет теоретический профиль, но фактически весь находится в зоне турбулентости? И все его достоинства ламинарной геометрии попросту не работают или все же дела обстоят как то иначе?
Порыл в статистике применения этих профилей. Вообще не густо, казалось бы логично. Но с другой стороны есть несколько моделей серийных мотопланеров Катаны и Димоны с этим профилем и хордой порядка 1000 мм. Но даже с такой хордой на реальных скоростях за 100 км/ч, числа Рейнольдса совсем не радужные.
Значит Катаны плохо летают? Или старина Рейнолдс чего напутал  😀?
Объясните, плиз, чайнику на пальцах основы высшей аэродинамики  :-/
 
Володя, не забивай голову. Считай по средней геометрической хорде. Для твоего планера будет достаточно, как в прочем и для большинства других самоделок. Погрешности определения сопротивления  других элементов и интерференции, будут гораздо выше.
И если уж на то пошло, определение сопротивления (и поляры) крыла с ламинарным профилем по тому пути которым пытаешся ты, по моему мнению, та еще шара.
Распределение чисел Re по размаху  IMHO оказывает большее влияние на подъемную силу и характер срыва чем на профильное сопротивление крыла.
 
Честно говоря САМ определить характеристики даже не пытаюсь пока  🙂 Начал тыркаться с итальянской програмкой "Профили 2".  Крыло планируется из двух профилей и переходного участка между ними. Т.е. вероятно надо расчитывать по двум-трем СГХ на трех скоростях: минимальной, максимальной и усредненной.
Так вот при этих таких раскладах в чистом виде FX-63-137 на корне уж совсем узкорежимный, даже учитывая, что больше +13 градусов угла атаки программа не определяет.
Не зная, как что работает на закритических числах вот и решил поприставать к людям  :~~) и попытался обойти проблему. Не знаю на сколько это корректно будет на практике, но в программе, путем модификации исходного профиля по относительной толщине, увеличении кривизны и смещения её максимума назад, удалось получить очень достойные и требуемые характеристики на разных числах Re  :🙂
Сопротивление конечно на больших углах вырастает сильно и пикирующий момент стал еще покруче, но подъмная сила даже подросла и устойчиво считается до лимитированных 13 градусов. Т.е. срыва в рабочем диапазоне судя по всему уже нет.
Еще бы услышать мнения, на сколько можно доверять этим расчетам.
 

Вложения

  • Djhnvfy.JPG
    Djhnvfy.JPG
    149,5 КБ · Просмотры: 222
Сравни с практически полученными полярами и графиками из атласов профилей. Мне тоже этот профиль нравится. Я давно как-то NASA-4415  сравнивал, местами расхождение по Сy до 8%. в меньшую сторону, а JavaFoil в большую. ANSYS CFX-11 пробовал? 🙂
Попробуй в Profili2.14 с FX помешать какой нибудь Nasa c оттянутой толщиной назад, вообще какая-то хрень получается. Надо проф версию где-то накачать
 
Дык и модифицировал FX в 2.14. Толщина осталась на месте, но кривизна и её местоположение изменилось. Правда есть определенные границы. Больше и дальше не считает совсем.
Короче, если если никто не отговорит  😀, наверно попробую на практике.
Вот на картинке, как говорится, найдите 10 отличий.
 

Вложения

  • Djhnvfy_001.JPG
    Djhnvfy_001.JPG
    176 КБ · Просмотры: 238
Если картинки из Профили2 принять за исходную печку, то интересное кино получается. Тот же модифицированный FX 63-137 на реальных и бодрых скоростях похоже весь в турбулентном обтекании. Т.к. турбулизаторы по передней кромке практически вообше никак не сказываются на свойствах. При этом вполне бодрый Су, но качество с ростом углов активно падает. Сх растет сильно. А если отогнуть вверх хвостик, соответственно можно снизить сопротивление за счет меньшей подъемной силы. Короче выходит, раз никто ничего не имеет против 🙂, при наличии закрылка/флапперона можно варьировать не только дополнителной подемной силой, но и снижать Сх на крейсере или когда надо разогнаться. Причем все это может происходить за Rе критическими без всяких подводных камней.
 
На Ан-2 выпуск закрылков на 5 гр. на крейсере повышает экономичность, когда в КЛУГА учился регулярно практиковали 🙂
 
читал когда-то результаты испытаний подвесного закрылка (закрылок Юнкерса). И там максимальное аэродинамическое качество системы крыло - закрылок достигалось при закрылке отклоненном вниз на 5-10 градусов. Про минимальное сопроивление не помню.
Закрылок отпоняют вверх для больших скоростей - меньше момент и соответственно потери на балансировку.
 
Ну это логично, задачи достижения максимального качества, и минимального сопротивления, несколько разные и одновременно не достижимые
 
Кстати. НАСАвские данные по профилям в нашей привычной литературе, обычно приводятся с огромными Re. Причем делаются они расчетным путем в относительно небольших трубах с малой скоростью. Но с давлением за 20 ат. Если я правильно понимаю по логике вещей, то при этом давлении совсем другая вязкость воздуха, что и позволяет задирать значение Rе. Или все же другая хитрость?
 
Опять таки ты смотришь САХ?
А посмотришьтна рельное крло, еще и крутку увидишь  😀
 
Вах! Какай такой САХ, крло и крутка.
Если дуют модель профиля в трубе, то для выяснения характеристик профиля не требуется крутка, как и запихивание в трубу реального крыла. И вообще речь идет о числах Рейнольдса и их влияния на характеристики. А так же расчетов их получения и адекватного сравнения полученных и напечатанных данных. Если сравнивать несравнимое, то лучше вообще не сравнивать.  :IMHO
 
Аэродинамика - нежная девушка, но стерва. Результаты продувок и натурных испывтаний часто сильно отличаются, но моделировавние с момощью программ типа той, что здесь обсуждается не всегда годится даже для студентов. Одной из сложнейших проблем при численном моделировании является  нахождение точки перехода ламинарного погранслоя в турбулентный. Что касается профиля Fx-63-137, то он так же нормально себя ведет при Re порядка нескольких миллионов, как и менее 500000. Этот профиль имеет смешанный погранслой. причем точка перехода плавно смещается в сторону носка с ростом угла атаки. Это благоприятное поведение с точки зрения ослабления чувствительности Cymax к Re и загрязнению передней кромки.
Однако у этого профиля есть два серьезных недостатка - очень большой продольный момент и резкий рост профильного сопротивления на малых углах атаки. Эти недостатки по существу исключают применение данного профиля на самолетах с обычным удлинением крыла и широким диапазоном скоростей.
Лечить эти недостатки отклонением механизации вверх не есть хорошо, гораздо лучше применить более подходящий профиль.  
 
 ...очень большой продольный момент и резкий рост профильного сопротивления на [highlight]малых[/highlight] углах атаки.   
Я правильно понял написанное, или имелось в виду бОльшие углы?

Имелись в виду не промсто МАЛЫЕ углы атаки, но и в том числе отрицательные. Этот  профиль имеет очень большой Су порядка 0.8 на нулевом угле атаки и резкий рост Схр  при Су менее 0.4.  Причина - утолшение погранслоя и затем его отрыв на нижней поверхности профиля. Можно его вообразить как обычный профиль с отклоненным простым закрылком.
 
Т.е. в итоге с таким профилем, типа FX-63-137, просто быстрее не разгонишься в пикировании. Пока S образность не изобразить. Только почему
механизации вверх не есть хорошо, гораздо лучше применить более подходящий профиль
.? При условии, что есть простой  поворотный закрылок.
И кстати, как все это соотносится с числами Rе? Т.е. при выпуске закрылка на привычном профиле Rе кр уменьшается? Или это не зависит от кривизны профиля, а только от форма носа?
 
Назад
Вверх