Verifikation Auslegung
Überprüfung der Simulation
Die Verifikation der Auslegung erfolgt mit XFLR5, welches ein neueres Analyseprogramm ist, gegenüber dem bisher eingesetzten FLZ_Vortex und auch die Profilanalyse von Profili 2 genauer durchführt. Zusätzlich wurden die Designmethoden von Helmut Quabek befolgt zur Berechnung des Modells.
Als erstes wurde das Modell nach den Designvorgaben von Helmut Quabek nachgerechnet und entsprechende Optimierungen eingebracht. Anschliessend erfolgte die Einarbeitung in das Programm XFLR5. Mit welchem das Modell im numerischen Verfahren berechnet werden kann. Hierzu existiert bereits sehr gute Referenzen auf deren Projektseite anbietet.
Hier wird das Modell analog wie zuvor in der Simulation neu aufgebaut, die Profilpolaren für die erforderlichen Re-Zahlen an den Stützstellen bzw. als Basis für die Interpolation berechnet und darauf aufgebaut die Modellanalyse durchgeführt.
Bestimmung des Re-Bereichs
Re ≈ 70'000 * v * l
Langsamflug: v = 10 m/s bis Schnellflug: v = 70 m/s
Profiltiefe an der Flügelwurzel: l = 0.2 m, Profiltiefe, an der Flügelspitze: l = 0.03 m
Daraus ergibt sich der notwendige Re-Zahlbereich für den Flügel: Min: 21'000 ... 980'000 dieser wir nun in einzelne Bereiche unterteilt
Da in der Analyse ein kompletter Geschwindigkeitsbereich von 10 m/s bis zu 70 m/s durchgerechnet wird, müssen auch die Re-Zahlen für die verwendeten Profile/Profiltiefen in diesem Bereich berechnet werden. Dazu wurden die gewünschten Stützstellen in 2 Bereichen berechnet.
Bereich 1: 6'000 - 100'000 mit Inkrement 2'000 --> 47 Polaren, Bereich 2: 100'000 - 1'000'000 mit Inkrement 20'000 --> 45 Polaren
Ebenso wird das HLW beurteilt bei diesen Vorgaben
Profiltiefe an der Flügelwurzel: l = 0.02 m, Profiltiefe an der Flügelspitze: l = 0.003m
Daraus ergibt sich der notwendige Re-Zahlbereich für den Flügel
Min: 14'000 ... 500'000 dieser wir nun ebenso in die zwei genannten Bereiche unterteilt
Der Anstellwinkel wird nun von -10° bis 10° in 1° Schritten verändert
Ermittlung der Profilpolaren
In den vorgegebenen Re-Zahl-Bereichen werden nun die einzelnen Profilpolare vom Typ 1 (fixierte Geschwindigkeit) neu berechnet in XFLR5 für die zu untersuchenden Profile (RG15, HQ/DS-1.75-8, E487-7.35 und HQ/A-0-8). Nachfolgend ist ein Auszug der Profilpolaren dargestellt. die Vollständigen Profilpolaren sind als Anhang bzw. als Unterkapitel verfügbar.
Abbildung 50: Polaren von HQ/DS-1.75-8
Abbildung 51: Polaren von RG15
Die Unterschiede der beiden Profile sind gut erkennbar. Wobei sich der Berechnungsalgorithmus von XFLR5 offensichtlich scher tut mit dem Profil HQ/DS- 1.75-8 sehr schwer tut und dieses sehr eckig darstellt. Darüberhinaus ist offensichtlich dass die Momente cm über den Re-Zahlverlauf bei sehr breiten Anstellwikelberech einnehmen.
Abbildung 52: Polaren E487-7.35
Vorgehen bei der Modellanalyse
Beurteilung des Modells erfolgt gemäss nachfolgender Schritte:
1. Berechnung und Optimierung des Modells nach den Designrichtlinien von HQ
3. Stabilitätsbeurteilung (Momente) --> Schwerpunkt bei fixen Geschwindigkeit von 10 m/s
4. Performance-Beurteilung (Schwerpunktlage und Gewicht)
Verifikation der Auslegung
In der Verifikation werden die ersten Simulationsergebnisse der Auslegung, welche mit FLZ_Vortex ermittelt worden sind mit XFLR5 überprüft.
Entsprechend erfolgt im Anschluss eine Optimierung auf optimales Gleiten bei Geschwindigkeiten von > 20 m/s. Dabei werden auch unterschiedliche Profile verglichen und ein Re-Zahl optimierter Strack entwickelt.
Der Zweite Teil beschäftigt sich mit der Auslegungsrechnung, welche neben der Festigkeitsberechnung auch Schwerpunktbetrachtungen, sowie Anlenkungsthemen und Torsionsverhalten betrachtet.