Analicé 2 alas voladoras casi idénticas en XFLR5, ¿cómo es que la que tiene la cuerda de punta más delgada tiene un CD más alto?

Hice dos alas voladoras, una con la mitad de la cuerda de la punta del ala como la cuerda raíz y otra con la cuerda de la raíz y la punta siendo iguales.

Luego hice un análisis VLM2 en ambos a 7 m/s y usé el mismo perfil aerodinámico en ambos. Sorprendentemente, el ala con la cuerda más delgada en la punta del ala tenía un mayor coeficiente de resistencia (lo que creo que conduce a una mayor resistencia). ¿Cómo?

Todo lo que sé conduce a menos resistencia, menos resistencia inducida porque una cuerda más delgada, una superficie aerodinámica más delgada debido a las proporciones y la misma resistencia parásita porque todo lo demás es constante. ¿Qué causa que el que tiene una punta de ala más delgada tenga un CD más alto? ¿Tiene esto sentido, o son solo las imprecisiones de tratar de calcular CL y CD?

ala de cuerda de punta delgada

chico acorde grueso

gráficos el púrpura es un acorde de punta más delgado

archivo de proyecto XFLR5

Diseñé otro avión con el mismo barrido de 30 grados, la misma superficie aerodinámica y una relación de aspecto de 10 (envergadura de 0,5 m, cuerda de raíz y punta de 0,05 m, sin torsión). El rendimiento sigue empeorando. Solo AOA en 0 tiene sentido para mí, pero eso está fuera de la ventana.

Gráfico XFLR5 CL/CD

¿Estás seguro de que han sido desdimensionalizados correctamente? ¿Ha intentado comparar CL ^ 2 vs CD entre las dos configuraciones?
No puedo encontrar cl ^ 2, así que comparé Cl ^ 3/2 con cd (no estoy seguro de si esto es lo que buscabas), y se ve similar, pero nuevamente el acorde más delgado disminuye después de 2-3 grados AoA. Ejecuté el análisis a través del panel 3D y análisis LLT y obtuve resultados muy similares.
¿Qué quieres decir con que no puedes encontrarlo? Solo tiene que graficar CL, multiplicar por sí mismo y graficar contra CD en Excel
oh duh Olvidé por completo que podías exportar datos por un segundo. Sí, lo acabo de hacer y actualicé la publicación principal. Relación Cl^2/cd más alta ahora en el ala principal.
¿Podría compartir el archivo del proyecto XFLR5?
Lo agregué a la publicación original.

Respuestas (2)

Además de la respuesta de Chris , eché un vistazo a su archivo de proyecto y no pude reproducir fácilmente su problema. Sospecho que el problema se debió a una combinación de discretización deficiente (aumenté un poco la resolución del perfil aerodinámico y el ala) y una metodología incorrecta (velocidad fija en lugar de elevación fija).

Estos son los resultados de XFLR5 para pruebas de elevación fija (con 0,4 kg) en los siguientes diseños:

  • Línea de base : su ala original ( A R = 5.0 , S = 0.05 metro 2 , METRO A C = 1.0 )

  • Tapered : su variante tapered original ( A R = 6.67 , S = 0.038 metro 2 , METRO A C = 0.78 )

  • AR cónico - ecualizado : la variante cónica con el acorde raíz aumentado para coincidir con la relación de aspecto de la línea de base ( A R = 5.0 , S = 0.05 metro 2 , METRO A C = 1.08 )

  • Área ecualizada cónica : la variante cónica con el tramo extendido para coincidir con el área de la línea de base ( A R = 8.8 , S = 0.05 metro 2 , METRO A C = 0.78 )

ingrese la descripción de la imagen aquí

Como se esperaba, las ganancias de eficiencia son proporcionales a los aumentos de AR. Puede echar un vistazo al archivo de proyecto actualizado aquí (asegúrese de hacer clic en Mostrar todos los polares ).

Esto es lo que creo, utilicé velocidad fija en lugar de elevación fija. Todavía tengo un par de semestres hasta mis clases de aerodinámica. Supongo que usamos elevación fija comparando los dos fuselajes porque tienen su propia ventana de vuelo optimizada, ¿verdad? es decir, el avión con mayor AR querría volar un poco más rápido para funcionar mejor, etc.

Puede haber imprecisiones en su método de modelado; es difícil de decir sin más información.

Primero, esta no es una comparación de manzanas con manzanas. La relación de aspecto de la primera ala es más alta que la de la segunda, por lo que está variando más parámetros que solo la cuerda de la punta.

La forma de pensar en esto es que el CD de un ala dependerá en gran medida de la relación de aspecto. A R , la relación de conicidad λ T , la distribución de cuerdas y torsiones a lo largo del ala, así como la distribución del perfil aerodinámico. ¿El perfil aerodinámico t/c es constante en ambas alas? Eso también tendrá un efecto.

Sería más claro mirar una polar de CL graficada contra CD; el mejor punto de comparación es mirar la resistencia generada en el mismo CL, no en el mismo ángulo de ataque (porque el ángulo de ataque de elevación cero también cambiará con el diseño del ala). La segunda ala genera menos resistencia, pero también menos sustentación en un ángulo de ataque dado; la comparación no es realmente justa. Si está utilizando un VLM, lo que está midiendo es el CDi de la geometría de un ala, que dependerá en gran medida de CL.

La relación de aspecto es más alta, entonces, ¿por qué hay más resistencia? ¿No debería una relación de aspecto más alta conducir a una menor resistencia inducida si la envergadura es la misma? Tienes la misma resistencia parasitaria si la envergadura es la misma, etc. Definitivamente estoy comenzando a obtenerlo ahora con el gráfico CL vs CD, pero el ala más gruesa definitivamente sobresale allí. El único gráfico en el que el ala más delgada funciona mejor es CL/CD vs Alpha, ¿qué tipo de clics? El perfil aerodinámico es el mismo t/c en ambos aviones (supongo que este es el% de espesor en la cuerda del perfil aerodinámico)
Un gráfico más es el gráfico Moment vs Alpha, donde el ala más gruesa genera MUCHO menos CM en cualquier alfa dado, y el ala más delgada genera CM negativo/estable. ¿Podría esto también llevar al cd más alto?
La forma correcta de comparar las dos alas es observar los valores de CD de las alas con el mismo CL, no con el mismo alfa. Entonces, si ese gráfico inferior es CL vs. CD, puede ver que el ala de relación de aspecto más alta tiene una resistencia menor en el mismo CL; esto es lo que esperarías. Por lo general, en vuelo, el alfa se ajustará para dar el CL objetivo (y, por lo tanto, la velocidad aerodinámica); el valor alfa específico no es tan significativo. El momento de cabeceo no tiene efecto en la resistencia.
Eso es lo que me estaba confundiendo tanto. El XFLR5 es todo lo contrario de esa expectativa, el ala AR inferior tiene un CL más alto en el mismo CD. Arruiné los datos en el gráfico CL ^ 2 / CD de las hojas de Google que hice (valores de CD incorrectos para el ala LowAR). Tiene sentido que esto no tenga sentido, ¿verdad?
¿Su método muestra el desglose entre arrastre viscoso ( C D pag ) y arrastre inducido ( C D i )? De la captura de pantalla, parece que está ejecutando un análisis viscoso (¿acoplado a una red de vórtice?). Si solo estás mirando C D i , entonces un AR más alto debería dar un arrastre más bajo. Si estás incluyendo C D pag puede haber más cosas.
Acabo de verificar esto también, la resistencia viscosa fue mayor pero la resistencia inducida (como se esperaba) fue menor. Parece que mi método para el análisis (velocidad fija en lugar de elevación fija) fue el problema aquí.
Analicé 2 alas voladoras casi idénticas en XFLR5, ¿cómo es que la que tiene la cuerda de punta más delgada tiene un CD más alto?
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