Warum ist die numerisch ermittelte Lage des Druckmittelpunkts in der Nähe von Cl = 0 ungenau?

Ich arbeite an einer Aufgabe und muss den Druckmittelpunkt eines Tragflügels mit einer numerischen Methode (der Panel-Methode) berechnen. Ich erhalte ein seltsames Ergebnis, weil es seine Position an einem Punkt außerhalb des Akkords für einen bestimmten Anstellwinkel angibt.

Als ich meinen Professor fragte, sagte er, dass es unter einem Anstellwinkel in der Nähe des Anstellwinkels, der Cl = 0 ergibt, so kommen kann, weil der Druckmittelpunkt durch einen Ausdruck berechnet wird, der einen Quotienten mit Cl = 0 beinhaltet auf seinem Nenner.

Ich bin verwirrt, weil ich nicht weiß, ob die Methode in diesem Fall nur fehlschlägt oder ob es eine physikalische Erklärung dafür gibt.

Klingt nach einer guten Gelegenheit für ein weiteres Gespräch mit dem Professor. Da Sie ihn bereits bezahlen (indirekt durch Studiengebühren), könnten Sie genauso gut auf Ihre Kosten kommen.
klingt numerisch, wenn Sie durch 0 dividieren, passieren normalerweise schlechte Dinge (TM).
Nur ein sehr, sehr allgemeiner Punkt zur Modellierung und Konstruktion: Manchmal gibt es keine "physikalische Erklärung", das Modell befindet sich nicht in der realen physikalischen Welt. Sie haben jetzt eine großartige Gelegenheit, etwas über die Einschränkungen des Modells, alle implizierten Annahmen, den voraussichtlichen Ausfall usw. zu erfahren.
Danke für die Antwort, ich werde versuchen, es mit meinem Professor zu klären, aber ich habe dies auf Wikipedia gefunden: "Es ist üblich, dass sich das Druckzentrum auf dem Körper befindet, aber in Flüssigkeitsströmungen ist es möglich, dass sich das Druckfeld ausübt ein Moment auf den Körper, das so groß ist, dass das Druckzentrum außerhalb des Körpers liegt. Ist es also nicht ein Unsinn zu glauben, dass es außerhalb des Akkords liegt?

Antworten (1)

Wenn einige Teile des Schaufelblatts Auftrieb und andere einen Abtrieb erzeugen, kann der Druckmittelpunkt bei niedrigen Auftriebskoeffizienten außerhalb der Sehne des Schaufelblatts liegen. Diese Bedingung ist erfüllt für gewölbte Tragflügel, Tragflügel mit ausgelenkter Klappe und insbesondere für Heckladeflügel, die im vorderen Teil geringe Wölbung und im hinteren Teil hohe Wölbung aufweisen. Überkritische Schaufeln erfüllen diese letzte Bedingung.

In der Tragflügeltheorie erzeugt ein Tragflügel Auftrieb und ein Moment, da angenommen wird, dass der Auftrieb am Viertelsehnenpunkt angreift. Das Besondere an diesem Punkt ist, dass sich hier der Momentenbeiwert nicht mit dem Anstellwinkel ändert (zumindest in der reibungsfreien, linearen Potentialtheorie, die bei großen Reynoldszahlen hinreichend realitätsnah ist, um brauchbar zu sein). In Wirklichkeit bewirkt ein positiver Sturz, dass die resultierende Auftriebskraft hinter dem Viertelsehnenpunkt wirkt, und das Nickmoment ist negativ. Wenn der Auftrieb klein wird und das Nickmoment konstant bleibt, muss der Hebelarm dieses kleinen Auftriebs groß werden, um das gleiche Moment zu erreichen, und dann kann das Druckzentrum aus der Sehne des Flügels herausrutschen.

Unten sehen Sie das Ergebnis von XFRL5 V6.0.5. Ich habe das lokale Druckzentrum als grüne Linie eingezeichnet. Seine Höhe über der Ebene des Flügels zeigt die lokal erzeugte Auftriebsmenge, und die Position in Stromrichtung zeigt, dass er die lokale Sehne verlässt, wenn der Auftrieb gering wird. Beachten Sie, dass beim Herausbewegen in Richtung der Spannweite die Position von weit hinter dem Tragflächenprofil nach weit vorn springt, wenn der lokale Auftrieb negativ wird. An der Stelle ohne lokalen Auftrieb haben Sie einen Division-durch-Null-Fehler, der hier durch eine gerade Verbindung zwischen den Ergebnissen aus den einzelnen Panels geflickt wird.

Lage des lokalen Druckzentrums an einem gepfeilten Flügel

Lage des lokalen Druckzentrums an einem Pfeilflügel (eigene Arbeit).

Wenn der Anstellwinkel erhöht wird, hat jeder zusätzliche Auftrieb die Birnbaum-Verteilung, sodass sich das lokale Druckzentrum in Richtung der Viertelakkordposition bewegt.

Können Sie die Birnbaum-Verteilung etwas näher erläutern? Ich habe versucht, es zu googeln, aber ich konnte nur Hinweise auf instabile flatternde Aerodynamik wie diese finden, oder sollte ich dies in einer neuen Frage stellen?
@ROIMaison: Ich vertraue darauf, dass du Deutsch verstehst, also empfehle ich diese Seite .
Vielen Dank für eine so vollständige Erklärung. Es klingt für mich immer noch ein bisschen kontraintuitiv. Mathematisch gesehen sehe ich es, wenn Sie die Position "x" mit dem lokalen Auftriebskoeffizienten gewichten (um zu berechnen, wo die Resultierende angewendet wird), da sowohl "x" als auch "cl" negativ sein können, kann es einen Beitrag geben, der sich tendenziell setzt es aus dem Akkord. Übersehe ich eine wichtige Idee oder ist einfach nicht mehr drauf?
@abcd Das Tragflächenprofil erzeugt sowohl ein Moment (gemessen um den Viertelsehnenpunkt) als auch einen Auftrieb, und das Moment wird durch den Sturz bestimmt, sodass es sich nicht mit dem Anstellwinkel ändert (lineare Theorie). Wenn der Auftrieb sehr klein ist, muss der Hebelarm zum Ausdrücken des Moments riesig werden.
Würde ich also richtig sagen, dass das Hauptproblem hier darin besteht, dass das „Druckzentrum“ eher eine Gesamtfunktion als eine einfache Kraft ist? Der Flügel selbst sorgt nur "in sich selbst" für Auftrieb, aber dieser CoP umfasst auch andere Komponenten?
Warum ist die numerisch ermittelte Lage des Druckmittelpunkts in der Nähe von Cl = 0 ungenau?
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