KyungHee University

Airfoil Analysis

Extract airfoil geometry <XFOIL>

1. XFOIL 실행 후 원하는 NACA 시리즈 익형 입력

2

Extract airfoil geometry <XFOIL>

2. 명령창에 save 입력

3. 저장 파일 명 입력

3

Step 2

Step 3

Extract airfoil geometry <air2dxf>

4. XFOIL6.99 디렉토리에 저장된 airfoil geometry 파일을 복사하여 air2dxf 폴더에 붙여넣기.

( 현 예제에서는 naca3412.txt)

5. Air2dxf 폴더 내의 airfoil.dat 파일을 열어 XFOIL을 통해 저장한 airfoil geometry 정보를붙여 넣어 준다. (airfoil.dat 파일이 없으면 만들어 줄 것.)

6. 그 후 air2dxf 파일을 실행한 후 명령창에 thickness factor 1을 입력한다.

7. 1-6 과정을 통하여 airfoil geometry 를 토대로 2d cad 파일 airfoil.dxf 이 생성된다.

4

2d cad file

Modify airfoil geometry

1. 2차원 모델 해석 프로젝트 파일 생성

5

Step 1

Modify airfoil geometry

2. 불러오기 탭에서 DXF 2D 파일 불러오기 클릭하여, 2D 오토캐드 DXF 파일 선택 탭 클릭하여airfoil.dxf 파일을 불러오기.

6

Step 2

Modify airfoil geometry

3. 불필요한 부분 지워주고, 닫힌 선분이 되도록 채워주기.

7

Delete 눌러서삭제

Delete 눌러서삭제

닫힌선분이되도록직선그려주기

Modify airfoil geometry

4. 면과 솔리드 탭에서 면 만들기 클릭하여, 불러온 익형 선분 모두 선택하여 면 생성.

(* 면 생성 실패시, 과정 3에서 완전히 닫힌 곡선이 만들어지지 않으면 오류가 발생합니다. Air2dxf 프로그램의 불안정성으로 cad 파일로 변환시 불필요한 선분이 생성되는 경우가 있습니다. 따라서 과정 3에서 튀어나온 선분이나 중간에 비어있는 선분이 없는지 확인하시기 바랍니다.)

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Set analysis condition

5. 면 나누기 이용하여 원형의 유동 공간 생성.

9

Set analysis condition

6. 익형 주변 선분에 선시드 크기지정 ( 방법 : 분할크기, 분할 크기 : 0.001m )

7. 원형 유동장 주변에 선시드 지정 ( 방법 : 분할개수, 분할 개수 : 80 )

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Set analysis condition

8. 요소망 재료 생성

- 유체(유동해석)에서 재료 생성. ( AIR_25, 이상기체 )

9. 요소망 특성 생성

- 2D 유동해석 재료 생성

11

Set analysis condition

10. 2D 요소망 생성

12

Set analysis condition

11. 경계조건 설정

13

벽면거리 = 익형의분할크기 *0.5

Set analysis condition

11. 경계조건 설정

- 원형 유동 공간 둘레에 유동속도, 유동압력 경계조건 설정 ( 사용자 정의 )

14

Set analysis condition

12. 해석 케이스 생성

- 정상 상태 유동 해석 케이스 생성

- 해석 제어 설정 아래 그림과 같이 수정

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시간간격 : 최소격자크기 / V𝑽𝒙 = 𝑽𝒇𝒓𝒆𝒆 ∗ 𝒄𝒐𝒔 𝒂

𝑽𝒚 = 𝑽𝒇𝒓𝒆𝒆 ∗ 𝒔𝒊𝒏 𝒂

( a : angle of attack)

운동에너지 : 0.008742*(𝑽𝒙𝟐 + 𝑽𝒚

𝟐)

길이척도 : 0.25m (익형길이의 25%)

Set analysis condition

13. 유동해석 솔버 설정

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Set analysis condition

14. 모니터링 포인트 선택

- 수렴 판단을 위하여 익형 뒤쪽의 절점 하나 선택

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Set analysis condition

15. 수렴성 판단

- Norm graph를 보았을 때 10E-4 이하의 값을 가지며 , 모니터링 절점에서의 속도와 압력의

변화가 없으면 수렴하였다고 판단

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10E-4

Result

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16. 결과 분석

- 결과 분석의 특수후처리/유체해석/벽면 작용 유체력 확인하여 각 스텝마다의 벽면의 경계

조건에서의 힘 분포 확인.

- Fx,Fy,Fz 와 Mx,My,Mz 가 가르키는 것은 각각 성분에 대한 힘과 모멘트

- P, SP, V, T 가 가리키는 것은 각각 압력, 정수압, 점성력, 힘의 총합이다.

N = TFy

A = TFx

L = TFy*COS(a)-TFx*SIN(a)

D = TFy*SIN(a)+TFx*COS(a)

* a : angle of attack

Result

20

16. 결과 분석

Ex) angle of attack : 5 deg , TFx = 374.26 N TFy = 16213.94 N

Lift force = 16213.94 *cos(5)- 374.26 *sin(5)= 1.6120e+04 N

Drag force = 16213.94 *sin(5)+ 374.26 *cos(5)= 1.7860e+03 N

Lift / Drag = 9.0258

N = TFy

A = TFx

L = TFy*COS(a)-TFx*SIN(a)

D = TFy*SIN(a)+TFx*COS(a)

* a : angle of attack

Result

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Pressure Contour Velocity Contour

NACA4412 NACA4412

16. 결과

Angle of attack = 0 deg

Result

22

Pressure Contour Velocity Contour

NACA4412 NACA4412

16. 결과

Angle of attack = 5 deg

Result

23

Pressure Contour Velocity Contour

NACA4412 NACA4412

16. 결과

Angle of attack = 10 deg

Result

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Pressure Contour Velocity Contour

NACA4412 NACA4412

16. 결과

Angle of attack = 15 deg

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