5.翼型の加工:MDES/QDES編
Xfoilの持つ強力な機能の一つに,与えた速度分布をもとに翼型を求めると言う逆問題解法があります。
MDESおよびQDESはこれを行うルーチンです。※順序が逆になりますが,両者とも逆問題を解くにあたっては初期値となる値が必要です。そのためには,後に述べるOPERルーチンで,所望の揚力係数または迎角で解析を一回行って速度分布を得る必要があります。
MDES:
MDESルーチンは,'Full Inverse complex-mapping facility'(翼全体に対する,複素平面からの写像を利用した逆解法)と言うのが正式な名前です。最初に申し上げたように,翼型全体の速度分布を指定することにより,翼型全体の形状を変えてあげようと言うルーチンです。
MDESを起動すると,OPERで与えられた速度分布から,複素平面での形状を求める作業の係数が表示された後,実際の作業に移ります。同時に,グラフに
左下:下面
右上:上面
に速度を主流速度で正規化したグラフがあらわれます。私の場合はどちらかと言うと後のQDESを使用することが多いのですが,一通りコマンドを説明してみます。
命令の後のパラメータは
r:実数
を示します。私がよく使う命令には○印を,たまに使う命令には△を最初につけておきます。
○ <cr> トップレベルに戻る ! 最後に行った命令を繰り返す INIT 最初に与えられた速度分布をもとに,もう一度複素平面の形状を求める ○ QSET 指定する速度分布Qspecに最終作業結果の分布Qを代入する(やり直し時に使用) △ AQ r.. Qspecに対応する迎角を決める △ CQ r.. Qspecに対応する揚力係数を決める Symm 作業を対称翼にして行なうフラグのOn/Off ○ TGAP r 後縁の厚さを指定する (GDESより融通が利きませんが,そのかわり全体的にスムーズです。) ○ TANG r 後縁を上下面が挟む角度を指定する Modi 速度分布をマウスで編集する(この作業は私はQDESで行います。) MARK 分布を変更する2点間の領域をマウスで指定する(同上) SMOO MARKで指定した領域の翼型分布の2次成分を少なくして直線に近くする。SLOPのフラグの影響を受ける。(同上) FILT 翼型全体を表すフーリエ係数を直接操作するフィルターをかける SLOP Modiを行う際に周りの分布曲線とつなぐときの傾きの連続性を考慮するかどうかのOn/Off(QDESで使用) ○ eXec 逆問題を解かせて新しい翼型を作る(ここではQDESと違い,イタレーション数は不要のようです) (この作業を最後に行なわないと,後の解析に反映されません。) ○ Plot 速度分布の再描画(Qspecは実線,Qはシンボル) VISC Qvis(OPERで粘性計算を行った際の速度分布)を表示するかのOn/Off REFL 上下面反対の分布をグラフに追加するかどうかのOn/Off SPEC 複素平面への写像に使用する係数をグラフ表示(これは表示して意味があるのだろうか...) ○ Blow マウスで指定した領域の拡大表示 ○ Rese 拡大表示をやめて元のスケールに戻す SIZE r 画像表示自体のスケールの変更 .ANNO プロットに追加のマークや文字などを入れるルーチン HARD プロットのハードコピー PERT 複素平面の形状を記述する係数を,その次数n,Cnr(実部)とCni(虚部)をそれぞれ直接入力して決定する (これで翼型が編集できる人はまずいないと思います。 あらかじめ全ての係数が得られているときにのみ有効でしょう。)
QDES:
次に,私がよく使用するQDESルーチンです。
この正式名称は'Mixed-Inverse complex-mapping facility'で,最初が'Mixed'になっています。これは,翼型の一部分の速度分布を変更してそれに見合った翼型に変更するものです。翼のその他の領域に影響を与えることがありません。作業の影響が全体に及ぶことがないので,ある部分の圧力分布を改善したいとき,また,GDESで直接翼型をいじってみてOPERで解析してみると,ある部分の圧力勾配に不連続が合った際に修正するときなどに使用できます。
QDESは,最初に述べたように初期値となる値が必要です。そのためには,OPERルーチンで,所望の揚力係数または迎角で解析を一回行って速度分布を得る必要があります。
以下のQDESが使用する命令の後のパラメータは
r:実数
i:整数
を示します。私がよく使う命令には○印を,たまに使う命令には△を最初につけておきます。
○ <cr> トップレベルに戻る ○ QSET 指定する速度分布Qspecに最終作業結果の分布(初期値はOPERで解析した値)Qを代入する (やり直し時に使用できます。) ○ Modi 速度分布をマウスで編集する ○ MARK 分布を変更する2点間の領域をマウスで指定する ○ SMOO MARKで指定した領域の翼型分布の2次成分を少なくして直線に近くする。SLOPのフラグの影響を受ける。 ○ SLOP Modiを行う際に周りの分布曲線とつなぐときの傾きの連続性を考慮するかどうかのOn/Off ○ eXec i 逆問題を解かせて新しい翼型を作る(イタレーション数(繰り返し計算の最大数)iを指定します) (この作業を最後に行なわないと,後の解析に反映されません。) △ REST 作業前のバッファ翼型データを現在の作業領域に戻す CPXX EXECの前にこのコマンドを使用すると,圧力分布の2次微分の値を拘束し, より滑らかな分布を計算しますが,得られるQと指定したQspecとの差は大きくなる傾向があります。 △ VISC Qvis(OPERで粘性計算を行った際の速度分布)を表示するかのOn/Off (これは,バブルがどこで発生したかを見ながら作業するのにも使えます。) REFL 上下面反対の分布をグラフに追加するかどうかのOn/Off ○ Plot 速度分布の再描画(Qspecは実線,Qはシンボル) ○ Blow マウスで指定した領域の拡大表示 ○ Rese 拡大表示をやめて元のスケールに戻す SIZE r 画像表示自体のスケールの変更 .ANNO プロットに追加のマークや文字などを入れるルーチン HARD プロットのハードコピー注意点としては:
GDESと同様,MODIコマンドは多用すると思います。
MODIコマンドを使用する前には,あらかじめMARKコマンドで,翼型を変更する領域を指定しておく必要があります。実際にMODIコマンドを使用する際には,GDESと同様にSLOPコマンドを一回使用して,変更する領域と元の領域との傾きをあわせるフラグを下げておくと,比較的スムーズに編集が行えます。また,マウスで変更点を指定する際には,節点付近ではなくてパネルの中心付近を指定すると,無理な曲線にはなりづらいと思います。
Copyright 2002, Koichi Takasaki.