ایرفویل مقطعی از سطوح آیرودینامیک است که کاربردهای بسیاری در زمینه های مختلف هوافضا دارد. در سایت مرکز مهندسی هوافضا توضیحات جامعی در قالب “آشنایی جامع با ایرفویل” قرار داده شده است. در اینجا قصد داریم به صورت سلسله وار، به بررسی تحلیل آیرودینامیک ایرفویل می پردازیم. ابتدا مقدماتی از روش های تحلیل ایرفویل بیان می شود و در مطالب بعدی چند مثال از تحلیل ایرفویل با نرم افزار فلوئنت و XFLR5 زده خواهد شد. رویکرد ما در این مباحث ایروفیل مناسب برای هواپیمای مدل خواهد بود.
طراحی یک ایرفویل بستگی به این دارد که ما از آن چه انتظاراتی داشته باشیم. برای مثال لیفت بالا، درگ پایین، سادگی در ساخت، واماندگی، رژیم جریان مافوق و مادون صوت و … اهدافی هستند که در طراحی ایرفویل در نظر گرفته می شود. اما در میان این همه ایرفویلی که وجود دارد آیا طراحی آن لازم است؟ طبیعتا هیچ ایرفویلی وجود ندارد که همه نیازهای طراح را یکجا برآورده کند. به نظر بنده از میان انبوهی از ایرفویل ها که تاکنون طراحی شده، می توان گزینه مناسب را انتخاب کرد. طراح پس از انتخاب ایرفویل، باید ابزاری داشته باشد که بتواند آن را تحلیل کند. شاید سوال شود که باوجود نمودارهای عملکردی ایرفویل ها چه جای تحلیل است؟ پاسخ این است که طراح نیاز دارد در رژیم های مختلف جریان، ایرفویل را بررسی کند و همچنین تحلیل خود را به فضای سه بعدی یعنی تحلیل بال هواپیما ببرد.
برای تحلیل ایرفویل نرم افزارهای زیادی وجود دارد. این نرم افزارها عموما بر اساس روشهای تحلیل عددی نوشته شده اند. در این میان دو کد معروف برای تحلیل ایرفویل وجود دارد:
- کد PROFIL که توسط پروفسور Richard Eppler از دانشگاه اشتوتگارت آلمان نوشته شده است
- کد XFOIL که توسط Mark Drela از دانشگاه MIT آمریکا نوشته شده است.
کد PROFIL
پروفسور اپلر توانست به روش Conformal mapping و استفاده از Panel Method و fast integral boundary layer method کد تحلیل و طراحی ایرفویل را بنویسد. برای اطلاعات بیشتر از کد مرجع زیر را مطالعه کنید:
Eppler, R. and Somers, D.: A Computer Program for the Design and Analysis of Low-Speed Airfoils, NASA TM-80210, 1980.
کد XFOIL
آقای مارک درلا نیز با استفاده از Panel Method که از مرتبه دوم بود این کد را نوشت. در مقابل کد پروفسور اپلر که از مرتبه سوم Panel Method دقت کمتری دارد اما روشی که آقای مارک درلا در مدل کردن لایه مرزی به کار برده است از کد اپلر بهتر است. برای اطلاعات بیشتر در مورد کد اینجا کلیک کنید. نسخه 6.99 برنامه را می توانید از اینجا دانلود کنید. این نسخه از سایت MIT بخش XFOIL برای دانلود قرار داده شده است:
در مطالب بعدی به معرفی یک ایرفویل مناسب برای هواپیمای مدل خواهیم پرداخت و بعد از آن تحلیل آیرودینامیکی آن توسط نرم افزار انسیس فلوئنت را انجام می دهیم.