[FLOW5]XFLR5와 어떻게 달라졌나?

 

안녕하세요 정진센터입니다.

이번 글은 XFLR5의 유료버전인 Flow5라는 프로그램에 대해서 몇 가지 테스트해본것을 공유드리고자 작성하게 되었습니다. XFLR5의 장점은 빠른 해석으로 항공기의 개념설계 단계에서 여러 형태의 concept을 비교 분석하는데 용의하다는 것이였습니다. 비교적 정확도도 어느정도 있구요. 하지만 아음속을 벗어나는 항공기나 chord가 너무 큰 항공기 그리고 동체를 포함한 해석이 불가능하다는 단점이 있었습니다.

 

이번 Flow5로 Airfoil 해석부터 날개해석까지 간단하게 진행해보았는데 제 생각에는 XFLR5가 더 해석이 빠르고 유용한것 같습니다. 하지만 속도는 조금 느리지만, XFLR5에서 부족했던 해석의 정확도를 여러 알고리즘을 통하여 보완하였고 특히, Plane analysis에서 VLM1, 2이외에 triangle mesh 기법을 추가하여 더욱 정확한 해석이 가능하도록 발전된것 같습니다.

 

지금부터 간단하게 프로그램을 소개해 드리도록 하겠습니다.

(참고로 저는 trial버전으로 진행하여 모든 기능이 활성화 되어있지는 않았습니다.)

Fig.1 첫화면

 

XFLR5처럼 첫화면은 다소 깔끔했습니다.

 

Fig.2 Module : Foil design

 

XFLR5에서는 airfoil를 다루는 모듈의 이름이 Xfoil direct analysis 였고 이는 Mark derla 교수님이 만드신 Xfoil의 알고리즘을 그대로 사용함을 의미했었습니다. 이번에는 France of the company Cère-Aéro.에서 Airfoil해석 알고리즘도 직접 만드신것 같았습니다.

Fig.3 Foil design에서 airfoil 가져오기

 

위의 폴더 모양을 누르셔서 dat파일을 가져오시면 됩니다.

Fig.4 Foil design에 AG35에어포일 불러오기

저는 AG35.dat 파일을 불러왔고 불러오면 위와 같이 에어포일 모양이 뜨고 하위에 에어포일에 대한 정보도 나오게 됩니다.

Fig.5 Analysis : Define an analysis

 

XFLR5와 만찬가지로 Define an analysis로 단일 Re에 대한 다중 받음각 해석이 가능했습니다.

Fig.6 Define an analysis

 

Define an analysis로 이름은 같았으나 기능이 많아졌습니다. BL solver에서 Xfoil, Eppler, Differential(experiemental), Blasius 로 4가지 solver를 선택할 수 있었습니다. 위에서도 말씀드렸다시피 XFLR5는 Xfoil을 solver로 사용하기때문에 이번 Flow5는 3개의 선택지를 더 주는것 같습니다.

Fig.7 Analysis Re: 10만 설정

 

Re 10만으로 가볍게 테스트를 진행해 보았습니다. 위에 chord 1m는 디폴트값이라 무시해도 상관없는것 같습니다.

Fig.8 Re 10만에 대한 해석결과

 

해석을 진행하면서 느낀점은 XFLR5보다 100배정도 느렸던 점입니다. Airfoil해석이 이렇게 느려서 불편할 수도 있을것 같습니다. 위의 boundery layer를 보시면 받음각 0도에서 trailing edge를 따라 균일한것을 보실수 있습니다. 하지만

Fig. 9 Re 10만 -15도 받음각

 

하지만, 받음각 -15도에서는 해석범위를 벗어나 거의 발산하는 것처럼 보였습니다.

Fig.10 Re 해석 결과

 

cl값과 cm값은 어느정도 잘 나온것 같지만 cd값이 많이 튀는 것을 확인했습니다. 추가 공부가 필요해보입니다.

 

Fig.11 XFLR5에 없던 기능

 

XFLR5에는 위의 그래프를 볼수 있는 항이없었는데 이번에 생긴것 같습니다. 해석의 정확도를 판별할수 있는 기능이지 않을까 추정되지만, 잘 모르겠네요. ㅠㅠ

Fig. 12 다양한 Re에 대한 추가 해석 결과

 

Wing을 해석하기 위해서 Re10부터 22까지 추가적인 해석을 해두었습니다. Trial 버전에는 batch analysis를 막아두셔서 일일이 진행하였고 해석 시간이 너무 오래걸려서 최소한으로만 해석을 진행했습니다. 저렇게 1도 간격으로 해석하는데 20분정도 걸리며 Re10~22까지 해석하는데 한시간 정도 걸렸습니다.... ㄷㄷ 

XFLR5였으면 10분도 안결렸을탠데 엄청 오래걸립니다.

Fig.13 Module : Plane design에서 Define an analysis1

 

간단하게 날개를 하나 만들고 해석 세팅으로 10m/s로 설정하였습니다. Tip Re는 12.6만이고 Root Re는 20만이였습니다.

그래서 Foil design에서 10만부터 22만까지 해석을 해두었습니다.

Fig.14 Module : Plane design에서 Define an analysis2

Method로 들어가보면 uniform density triangular panels라는 해석 방법이 디폴트로 설정되어 있고 추천한다고 적혀있습니다. 해당 방식으로 해석을 진행해 보았습니다. (XFLR5에는 없는 방법)

Fig.15 wing 해석 결과

 

wing을 간단히 해석해보니 특이했던건 wing tip vortex가 좀더 잘 표현되는것 같다는 것입니다. 그리고 XFLR5에서는 panel이 직사각형 형태였으나 삼각형을 띠는 것을 확인했습니다. 더 좋겠죠?

Fig.16 wing 해석 결과

 

CL, CD, CM, CL/CD는 이런식으로 확인되었고 확인 방법이난 단축키는 XFLR5와 같았습니다.

Fig. 17 wing 해석 결과

 

날개의 spanwise로 위와 같이 확인이 되고 XFLR5와 같은 방식이였습니다. 다만 여러창에서 확인할 수 있게 해둔것 같아요.

 

이상입니다. 

참조바라며 공부하면서 어떤 장점이 있는지 알게되면 추가적으로 작성하도록 하겠습니다.

 

감사합니다. 

 

마지막으로 제 파일을 공유드리고 마치겠습니다.

 

ag35_test1.fl5

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