[XFLR5]VLM해석이 안되요. 레이놀즈 수 간격을 어떻게 설정해야 할까요?

 

안녕하세요. 정진센터입니다.

이번 글은 2024년11월05일에 문의를 받은 메일을 공유드리고자 작성하게 되었습니다.

 

Fig.1 문의 메일 내용

 

메일 내용으로는 레이놀즈수를 Tip과 Root의 사이로 하여 잘 수행하신것 같았습니다.

그런데 안된다고 하셔서 따로 에어포일 해석을 수행하여 진행해 보았고 

마지막에 해석이 안된 실마리도 찾았으니 참조해주시면 좋을것 같습니다.

Fig.2 오류 내용

 

맨처음에 보내주신 XFL파일을 키면 위와 같이 Plane analysis 모듈이 뜨고 해석을 하려고 하신 5m/s에 VLM1 해석을 받음각 0에서 한번 수행해 보았더니 위와 같은 오류가 나왔습니다. 

전형적인 Xfoil 데이터 오류인것으로 생각되었고 같은 이름의 에어포일을 새로 만들어 위의 3만부터 50만까지 레이놀즈 수에 대해서 해석을 해야겠다고 생각했습니다.

 

Fig.3 Xfoil direct analysis에서 batch analysis 세팅 내역

 

그래서 NACA0016_02와 NACA2412_02  에어포일을 Xfoil direct analysis 모듈의 내장 기능을 활용하여 새롭게 만들고 위와 같이 15만에서 50만까지 적당한 간격으로 해석을 해 두었습니다. 

저는 일반적으로 -15~15도 0.5간격으로 빠르게 해석하는 것을 선호하며 제 컴퓨터 기준으로 10초이내에 해석은 완료되었습니다.

Fig.4 Plane airfoil 수정

 

새로 만들고 해석을 해둔 에어포일로 주익과 수직미익에 에어포일을 수정해 주었습니다.

Fig.5 -10~10도 받음각에 대해서 VLM1 해석 수행

 

그리고 받음각 -10도~10도 0.5도 간격으로 해석을 수행하였습니다.

해석을 잘되었지만 -8.5도~8도까지만 수행되었습니다. 

그 이하 이상에서 수행이 안된 이유는 Xfoil에서 수행해둔 Re수가 충분하지 않았을 수도 있고 

기체 형상과 XFLR5 Solver의 한계로 인해 안되었을 수 있습니다.

하지만 이정도만 가지고도 충분히 기체 분석은 가능합니다.

Fig.6 받음각 0도에서 기체 Streamline과 Cp 분포

 

해석은 잘된것 같습니다.

Fig.7 해석에 대한 공력 그래프

 

CL vs alpha , CD vs alpha, CM vs alpha, CL/CD에 대한 그래프를 확인하였고 Cm=0인 지점이 음수이고 약-3도로 보이는데 그때 양항비가 매우 낮아서 성능향상을 위한 추가 연구가 필요해 보였습니다. 이상적인건 Cm=0인 받음각이 0~5도 사이에 있고 그 지점에서 CL/CD값이 최고점인 것입니다.

Fig.8 Spanwise CL 분포

 

동체에서는 거의 양력이 발생하지 않고 Wing tip에 가까울수록 양력이 높음을 확인하였습니다.

동체에서 양력을 증대시키는 설계 수정을 하면 좋을 것 같네요.

Fig.9 원본 에어포일에 대한 해석 로그

 

그래서 왜? 기존에 해석해 두신 것으로 VLM1해석이 안되었을까... 하며 

Xfoil direct analysis를 다시한번 훑어 보다가 

Re 15만에 해당하는 해석 Log에서 Re수가 받음각에 따라 산발적으로 다름을 확인하였습니다.

Fig.10 새롭게 만들어 해석한 에어포일 로그

 

그래서 제가 새롭게 NACAXXXX_02로 만들어 해석해둔 Re 15만에 대한 데이터를 확인해보니 

받음각에 대해서 일정한 Re수를 갖는 것을 확인했습니다.

이런 오류가 발생한 이유는 Xfoil analysis하실때 세팅을 저와 다르게 한게 아닌가 생각이 듭니다.

 

Fig.11 Xfoil analysis 세팅

 

저는 Xfoil analysis를 수행할때 Mach는 0, NCrit = 9, TripLocation(top)=1, TripLocation(top)=1로 설정하여 진행합니다.

예전에 어디선가 설명하는 글에서 읽어봤는데 이렇게 하는걸 추천했던것 같습니다.

저도 저것들이 의미하는 걸 전부다 알지는 못하여 참조용으로 남겨둡니다.

추가적으로 이에 대해서 자세히 아시는 분은 언제든지 메일로 공유해주시면 감사하겠습니다.

 

감사합니다.

(p.s 문의 주신분이 해당 파일은 아직 연구중이셔서 공유는 어려울것 같습니다.)