xfoil用户手册(中文).pdf

《xfoil用户手册(中文).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《xfoil用户手册(中文).pdf（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、xfoil 6 9 初级用户手册 由于时间所限 翻译后没有认真修改 错误在所难免 请大家多多保函 联系我 tieya123231 下载xfoil及相关文档http web mit edu drela Public web xfoil 最新升级 2001 11 30 马克 雷拉 麻省理工学院 航空航天学院 Harold Youngren 飞行器设计 总体介绍 xfoi是一个为设计和分析亚音速飞机独立翼型编写的互动式的程序 它由下列执行各种函数的一系列菜单操作程序组成 对一种已经存在的的翼型的粘流 或无粘流 分析 允许 强制或自由转换 转捩的气泡分离 除了最大升力系数还可以对升力和阻力预测 卡门

2、钱学森压缩性修正 通过屏幕指针或鼠标操作指定特定的表面速度分布 对翼型进行设计和优化设计 两种这样的工具可以实现 完全反设计 基于一个复杂的绘图公式 混合反设计 一种xfoil的基本嵌版方法 面涡法 的扩展 完全反设计允许多点设计 而混合反设计则需要对翼型个部分相对严格的几何约束 通过对下列新几何参数的说明进行互动式的翼型优化设计 新最大厚度和 或弯度 新前缘半径 新后缘厚度 通过几何说明确定新中弧线 通过载荷变化的说明确定新中弧线 副翼偏转 外部轮廓的几何 通过屏幕指针 翼型的混合 用固定的或变化的雷诺数和 或马赫数计算阻力极线 读写翼型几何和极线并保存文件 绘制几何和压强分布图 以及极线

3、xfoil最好在工作站上使用 一台高端的pc机也很有效果 但是 必须运行unix来支持多窗口绘图 Xfoil的源代码使用 fortran77编写的 这一小块图书馆业用一些c语言程序做多窗口界面 历史 xfoil 1 0是马克 雷拉在1986年写的 主要的目的是把速度和高度有序的嵌版法的准确度用雷拉和盖茨发展的用于ises程序 的新的全联系的粘流 非粘流互动的方法统一起来 从为使它变得比传统的批处理型cfd程序容易开始使用一个完全互动的界面 很多相反的模式和一个几何操纵器也在xfoil发 展早期兼容进来 使它成为一个基本上全面的翼型发展系统 自从1 0版本 xfoil经历了多次修订 升级 删减

4、加强 这些变化主要是因为在实际设计中发现的一些缺点 所以xfoil 现在更强的适合于实际翼型的发展 Harold Youngren提供了最初使用的xplot11 图形包 Youngren 和其他人的加强和建议 也沿着这条道路被吸取到xfoil自身中 在过去的几年间 缺陷报告和加强建议减缓了实际的空转 所以6 8 6 9版最后的一些加强被官方 冻结 而由公众做出 尽管一些缺陷可能是固有的 但在这点上 我们正筹划着不远的发展 方法的扩展正在计划之中 但是 这些将被采纳到下 一代全新的代码中 写给程序发展者和程序加强者 xfoil的执行不是绝对完美 考虑它漫长的修改历史 这并不是太坏 按照你喜欢的那

5、样修改代码使你感到自由 一切所提 供的都在gpl协议中得到实现 然而 既然我们每个人都有很多其他的工作等着去做 所以 在这点上 雷拉和youngren不 会倾向于帮助任何代码修改 因此 你需要自己负责 参考理论 xfoil主要的方法描述如下 drela m xfoil 一个对低雷诺数翼型分析和设计的系统 低雷诺数翼型空气动力学会议 圣玛丽亚大学 1989 6 也表现为一章的 低雷诺数空气动力学 T J Mueller Editor 在工程学 54的演讲笔记中 Springer Verlag 1989 ISBN 3 540 51884 3 ISBN 0 387 51884 3 Xfoil中用到的

6、边界层公式描述于 Drela M and Giles M B 对超音速和低雷诺数翼型的粘流 非粘流分析 AIAA Journal 25 10 pp 1347 1355 October 1987 对钝后缘的处理方法描述于 Drela M 对钝后缘的完整边界层公式 Paper AIAA 89 2166 August 1989 其他相关的文献 Drela M Elements of Airfoil Design Methodology 翼型设计方法的元素 Applied Computational Aerodynamics P Henne editor 应用空气动力学 AIAA Progress i

7、n Aeronautics and Astronautics Volume 125 1990 Drela M Low Reynolds Number Airfoil Design for the MIT Daedalus Prototype A Case Study Journal of Aircraft 25 8 pp 724 732 August 1988 为麻省理工学院Daedalus原型的低雷诺数翼型设计 Drela M Pros and Cons of Airfoil Optimization Chapter in Frontiers of Computational Fluid D

8、ynamics 1998 D A Caughey M M Hafez Eds World Scientific ISBN 981 02 3707 3 正面的和反面的翼型优化 计算流体力学的边界层的一章 1998 无粘流公式 foil的无粘流公式是简单的线性涡流函数嵌版方法 用一个源嵌版规范一个有限的尾迹 后缘 基础厚度 这个方程接近于 一个外部的库塔条件 在risc工作站上执行一个默认为160个嵌版的高级的无粘流解决方法的计算需要几秒钟 以后对同样 翼型点但是不同迎角的操作几乎瞬间就可以完成 一种卡门 钱学森压缩性修正也包含在内 能够用各种方法很好的预测音速条件下的压缩性 这个理论上的卡门 钱

9、学森修正 公式中止于超音速流 而且 当接近音速时 结果的准确率迅速下降 当然 不能准确的预知震荡流 乱流 冲击波 反面的公式 xfoil中集成了两种反设计的方法 完全反设计和混合反设计 完全反设计公式是必需的lighthill的和van ingen s 复杂的绘图方法 这种方法也用在欧拉代码 和selig的剖面方法中 它能够通过完整的表面速度分布计算完整翼型的几何外形 混合反设计公式是简单的无粘流嵌版公 式 不连续控制方程是同一的 除了嵌版涡强已知 无论描述出哪里的表面速度 嵌版节点坐标都被当作未知 只在某 个时间修改翼型的一部分 因为马上就需要描述翼型 嵌版几何可以是非线性问题的可变的结果

10、但是 我们采用完全的牛 顿方法直接 简单的解决 粘性公式 用两个发散完整前缘的延迟的边界层和尾迹方程公式和一个包迹e n变换规范描述的边界层和尾迹 都是从近音速分析 设计 ises代码而来 完整的粘流解法 边界层和尾迹 与通过表面的不可压位流发散模型有很强的互动 可选择的位移体模型应 用于ises 这允许合适的有限元法计算 阻力决定于尾迹的动量厚度很远的下游 远处下游尾迹的动量厚度 一种特殊的 处理用来对钝后缘基本上精确的计算基本的阻力 一种特殊的处理对钝后缘基本阻力的计算比较准确 总的翼型表面和尾迹上各点的粘性 通过自由流的的贡献 翼型表面的速度 还有等价的粘性元的分布 通过加入卡门 钱 学

11、森修正的嵌版解法获得 这包含在奈宁方程 产生了一种像在ises代码中一样用完全的牛顿方法很好解的非线性的椭圆系 统 执行时间很短 在一台risc工作站上只需十秒钟就可以解一个160个嵌版的高阶运算 一系列间距很小的攻角 就像在 一条极线中 每个点的运算时间实际上很短 如果升力已经指定 粘流计算的尾迹迹线通过一个非粘流升力的解得到 如果阿法角给定 尾迹迹线通过一个非粘流的迎角 的解得到 这并不严格的正确 因为粘性效果一般会减小升力并改变迹线 二次修正没有作用 因为一个新的源影响矩阵将 不得不每次都计算被改变的迹线 这个总体上准确的近似值的影响很小 可能接近或超过失速 无论如何这时准确度都开始 下

12、降 在捆绑的案例中 这个不正确的尾迹迹线结果是不容易被察觉的 数据结构 在程序执行过程中 xfoil把它所有的数据存储于内存中 一般情况不会自动的将数据存储到文件中 所以 在退出xfoil前 用户必须谨慎的存储运算结果 这个希望可以通过当运行oper 后面描述 时 选择自动存储极线 坐标到硬盘上 存储翼型和坐标 在一个互动的过程中 xfoil 6 9可以存储很多坐标 极线和相关的翼型以及参数 每一个数据的设置都由它 存储坐标 极线 索引指定 polar 1 x y CL a CD a Re Ma Ncrit polar 2 x y CL a CD a Re Ma Ncrit 不是所有的数据都需

13、要提供给每个存储的坐标 极线 例如 如果升力系数cl 阻力系数cd是从外部文件读取而不是在线 计算的话 x y 坐标就会缺省 Xfoil更早的版本仅有效的允许一次存储一个翼型和坐标 极线 新的多存储特点使得互动的优化设计理论上更加方便 因为 这样包括了可以实现在图上简单的覆盖的多样化的设计版本 当前的和缓存的翼型 xfoil 6 9 保持了以前版本 当前的翼型 和 缓存的翼型 的概念 有很多进行粘流运算的翼型 他们与上面所说的 极 线 x y 坐标明显不同 极线的 x y 坐标是简单的存档数据 并不是直接参与运算 如果他们需要拿来用作运算的话 极线 的 x y 坐标必须首先被转换为当前的翼型

14、程序的执行 xfoil 执行命令如下 xfoil 当程序开始时 紧接着顶行菜单和提示出现 QUIT 退出程序 OPER Direct operating point s 直接的操作点 MDES Complex mapping design routine 综合绘图设计程序 QDES Surface speed design routine 表面速度设计程序 GDES Geometry design routine 几何设计程序 SAVE f Write airfoil to labeled coordinate file 将翼型写到坐标文件的标签 PSAV f Write airfoil to

15、 plain coordinate file 将翼型写到无各式的坐标文件 ISAV f Write airfoil to ISES coordinate file 将翼型写到 ises 坐标文件 MSAV f Write airfoil to MSES coordinate file 将翼型写到 mses 坐标文件 REVE Reverse written airfoil node ordering 保存写出的翼型节点排序 LOAD f Read buffer airfoil from coordinate file 从坐标文件读入缓存的翼型 NACA i Set NACA 4 5 digit

16、 airfoil and buffer airfoil设置 naca4 5 位翼型和缓存翼型 INTE Set buffer airfoil by interpolating two airfoils 用两个翼型的插值设置缓存翼型 NORM Buffer airfoil normalization toggle 缓存翼型标准化触发器 BEND Display structural properties of current airfoil 展示当前翼型结构的特性 PCOP Set current airfoil panel nodes directly from buffer airfoil points 从缓存翼型点直接设置当前翼型的嵌版节点 PANE Set current airfoil panel nodes 140 based on curvature 基于曲率设置当前翼型 140 个嵌版节点 PPAR Show change paneling 显示 修改嵌版 PLOP Plotting options 绘图设置 WDEF f Write current settings f