xfoil用户手册中文

xfoil6.9初级用户手册（由于时间所限，翻译后没有认真修改，错误在所难免。请大家多多保函。联系我：[e-mail]下载xfoil及相关文档昀新升级2001，11，30马克.雷拉，麻省理工学院航空航天学院HaroldYoungren,飞行器设计总体介绍xfoi是一个为设计和分析亚音速飞机独立翼型编写的互动式的程序。它由下列执行各种函数的一系列菜单操作程序组成：-对一种已经存在的的翼型的粘流（或无粘流）分析，允许：*强制或自由转换*转捩的气泡分离*除了昀大升力系数还可以对升力和阻力预测*卡门-钱学森压缩性修正-通过屏幕指针或鼠标操作指定特定的表面速度分布，对翼型进行设计和优化设计。两种这样的工具可以实现：*完全反设计：基于一个复杂的绘图公式；*混合反设计:一种xfoil的基本嵌版方法（面涡法）的扩展完全反设计允许多点设计，而混合反设计则需要对翼型个部分相对严格的几何约束-通过对下列新几何参数的说明进行互动式的翼型优化设计：*新昀大厚度和/或弯度*新前缘半径*新后缘厚度*通过几何说明确定新中弧线*通过载荷变化的说明确定新中弧线*副翼偏转*外部轮廓的几何（通过屏幕指针）-翼型的混合-用固定的或变化的雷诺数和/或马赫数计算阻力极线-读写翼型几何和极线并保存文件-绘制几何和压强分布图，以及极线xfoil昀好在工作站上使用。一台高端的pc机也很有效果，但是，必须运行unix来支持多窗口绘图。Xfoil的源代码使用fortran77编写的。这一小块图书馆业用一些c语言程序做多窗口界面。历史-------xfoil1.0是马克.雷拉在1986年写的。主要的目的是把速度和高度有序的嵌版法的准确度用雷拉和盖茨发展的用于ises程序的新的全联系的粘流/非粘流互动的方法统一起来。从为使它变得比传统的批处理型cfd程序容易开始使用一个完全互动的界面。很多相反的模式和一个几何操纵器也在xfoil发展早期兼容进来，使它成为一个基本上全面的翼型发展系统。自从1.0版本，xfoil经历了多次修订，升级，删减，加强。这些变化主要是因为在实际设计中发现的一些缺点，所以xfoil现在更强的适合于实际翼型的发展。HaroldYoungren提供了昀初使用的xplot11图形包。Youngren和其他人的加强和建议，也沿着这条道路被吸取到xfoil自身中。在过去的几年间，缺陷报告和加强建议减缓了实际的空转，所以6.8、6.9版昀后的一些加强被官方“冻结”，而由公众做出。尽管一些缺陷可能是固有的，但在这点上，我们正筹划着不远的发展。方法的扩展正在计划之中，但是，这些将被采纳到下一代全新的代码中。写给程序发展者和程序加强者…xfoil的执行不是绝对完美，考虑它漫长的修改历史，这并不是太坏。按照你喜欢的那样修改代码使你感到自由，一切所提供的都在gpl协议中得到实现。然而，既然我们每个人都有很多其他的工作等着去做，所以，在这点上，雷拉和youngren不会倾向于帮助任何代码修改。因此，你需要自己负责。参考理论-----------xfoil主要的方法描述如下，drela,m.xfoil:一个对低雷诺数翼型分析和设计的系统，低雷诺数翼型空气动力学会议，圣玛丽亚大学，1989，6也表现为一章的：低雷诺数空气动力学，T.J.Mueller(Editor)在工程学#54的演讲笔记中，SpringerVerlag.1989.ISBN3-540-51884-3ISBN0-387-51884-3Xfoil中用到的边界层公式描述于：Drela,M.andGiles,M.B.对超音速和低雷诺数翼型的粘流-非粘流分析AIAAJournal,25(10),pp.1347-1355,October1987.对钝后缘的处理方法描述于：Drela,M.,对钝后缘的完整边界层公式PaperAIAA-89-2166,August1989.其他相关的文献：Drela,M.,ElementsofAirfoilDesignMethodology,翼型设计方法的元素AppliedComputationalAerodynamics,(P.Henne,editor),应用空气动力学AIAAProgressinAeronauticsandAstronautics,Volume125,1990.Drela,M.,Low-ReynoldsNumberAirfoilDesignfortheMITDaedalusPrototype:ACaseStudy,JournalofAircraft,25(8),pp.724-732,August1988.为麻省理工学院Daedalus原型的低雷诺数翼型设计Drela,M.,ProsandConsofAirfoilOptimization,ChapterinFrontiersofComputationalFluidDynamics,1998,D.A.Caughey,M.M.Hafez,Eds.WorldScientific,ISBN981-02-3707-3正面的和反面的翼型优化计算流体力学的边界层的一章，1998无粘流公式：------foil的无粘流公式是简单的线性涡流函数嵌版方法。用一个源嵌版规范一个有限的尾迹（后缘）基础厚度。这个方程接近于一个外部的库塔条件。在risc工作站上执行一个默认为160个嵌版的高级的无粘流解决方法的计算需要几秒钟。以后对同样翼型点但是不同迎角的操作几乎瞬间就可以完成。一种卡门-钱学森压缩性修正也包含在内，能够用各种方法很好的预测音速条件下的压缩性。这个理论上的卡门-钱学森修正公式中止于超音速流，而且，当接近音速时，结果的准确率迅速下降。当然，不能准确的预知震荡流（乱流、冲击波？）。反面的公式------------------xfoil中集成了两种反设计的方法：完全反设计和混合反设计。完全反设计公式是必需的lighthill的和vaningen’s复杂的绘图方法，这种方法也用在欧拉代码和selig的剖面方法中。它能够通过完整的表面速度分布计算完整翼型的几何外形。混合反设计公式是简单的无粘流嵌版公式（不连续控制方程是同一的。），除了嵌版涡强已知，无论描述出哪里的表面速度，嵌版节点坐标都被当作未知。只在某个时间修改翼型的一部分，因为马上就需要描述翼型。嵌版几何可以是非线性问题的可变的结果，但是，我们采用完全的牛顿方法直接、简单的解决。粘性公式-------------用两个发散完整前缘的延迟的边界层和尾迹方程公式和一个包迹e^n变换规范描述的边界层和尾迹，都是从近音速分析/设计ises代码而来。完整的粘流解法（边界层和尾迹）与通过表面的不可压位流发散模型有很强的互动（可选择的位移体模型应用于ises）。这允许合适的有限元法计算。阻力决定于尾迹的动量厚度很远的下游(远处下游尾迹的动量厚度)。一种特殊的处理用来对钝后缘基本上精确的计算基本的阻力。（一种特殊的处理对钝后缘基本阻力的计算比较准确。）总的翼型表面和尾迹上各点的粘性，通过自由流的的贡献，翼型表面的速度，还有等价的粘性元的分布，通过加入卡门-钱学森修正的嵌版解法获得。这包含在奈宁方程，产生了一种像在ises代码中一样用完全的牛顿方法很好解的非线性的椭圆系统。执行时间很短，在一台risc工作站上只需十秒钟就可以解一个160个嵌版的高阶运算。一系列间距很小的攻角（就像在一条极线中），每个点的运算时间实际上很短。如果升力已经指定，粘流计算的尾迹迹线通过一个非粘流升力的解得到。如果阿法角给定，尾迹迹线通过一个非粘流的迎角的解得到。这并不严格的正确。因为粘性效果一般会减小升力并改变迹线。二次修正没有作用，因为一个新的源影响矩阵将不得不每次都计算被改变的迹线。这个总体上准确的近似值的影响很小，可能接近或超过失速，无论如何这时准确度都开始下降。在捆绑的案例中，这个不正确的尾迹迹线结果是不容易被察觉的。数据结构：-----------------在程序执行过程中，xfoil把它所有的数据存储于内存中。一般情况不会自动的将数据存储到文件中。所以，在退出xfoil前，用户必须谨慎的存储运算结果。这个希望可以通过当运行oper（后面描述）时，选择自动存储极线、坐标到硬盘上。存储翼型和坐标：在一个互动的过程中，xfoil6.9可以存储很多坐标、极线和相关的翼型以及参数。每一个数据的设置都由它“存储坐标、极线”索引指定：polar1:x,y,CL(a),CD(a)...Re,Ma,Ncrit...polar2:x,y,CL(a),CD(a)...Re,Ma,Ncrit.....不是所有的数据都需要提供给每个存储的坐标（极线）。例如，如果升力系数cl,阻力系数cd是从外部文件读取而不是在线计算的话，x,y,坐标就会缺省。Xfoil更早的版本仅有效的允许一次存储一个翼型和坐标（极线）。新的多存储特点使得互动的优化设计理论上更加方便。因为，这样包括了可以实现在图上简单的覆盖的多样化的设计版本。当前的和缓存的翼型-----------------------xfoil6.9保持了以前版本“当前的翼型”和“缓存的翼型”的概念。有很多进行粘流运算的翼型，他们与上面所说的“极线”x,y坐标明显不同。极线的x,y坐标是简单的存档数据，并不是直接参与运算。如果他们需要拿来用作运算的话，极线的x,y坐标必须首先被转换为当前的翼型。程序的执行----------------------------------xfoil执行命令如下：%xfoil当程序开始时，紧接着顶行菜单和提示出现：QUIT退出程序.OPERDirectoperatingpoint(s)直接的操作点.MDESComplexmappingdesignroutine综合绘图设计程序.QDESSurfacespeeddesignroutine表面速度设计程序.GDESGeometrydesignroutine几何设计程序SAVEfWriteairfoiltolabeledcoordinatefile将翼型写到坐标文件的标签PSAVfWriteairfoiltoplaincoordinatefile将翼型写到无各式的坐标文件ISAVfWriteairfoiltoISEScoordinatefile将翼型写到ises坐标文件MSAVfWriteairfoiltoMSEScoordinatefile将翼型写到mses坐标文件REVEReversewritten-airfoilnodeordering保存写出的翼型节点排序LOADfReadbufferairfoilfromcoordinatefile从坐标文件读入缓存的翼型NACAiSetNACA4,5-digitairfoilandbufferairfoil设置naca4，5位翼型和缓存翼型INTESetbufferairfoilbyinterpolatingtwoairfoils用两个翼型的插值设置缓存翼型NORMBufferairfoilnormalizationtoggle缓存翼型标准化触发器BENDDisplaystructuralpropertiesofcurrentairfoil展示当前翼型结构的特性PCOPSetcurrent-airfoilpanelnodesdirectlyfrombufferairfoilpoints从缓存翼型点直接设置当前翼型的嵌版节点PANESetcurrent-airfoilpanelnodes(140)basedoncurvature基于曲率设置当前翼型140个嵌版节点.PPARShow/changepaneling显示/修改嵌版.PLOPPlottingoptions绘图设置WDEFfWritecurrent-settingsfile写当前设置文件RDEFfRereadcurrent-settingsfile重新读入当前设置文件NAMEsSpecifynewairfoilname