Tohoku University Windnauts

こんにちは。
ペラ班の柳田です。

ようやく仙台も梅雨入りしました。
東北南部では1967年と並び、1951年以来最も遅い梅雨入りらしく、やっとかという感じですね。

さて、今日はタイトル通り、今年のペラ設計についてお話しします。
といっても、分かってるとは思いますが、学部生のペラ設計なんて大したことできません。(笑)
まあ、あまり期待しないで暇があったら読んでください。

とりま諸元を。
推力 23N
巡航速度 7.3m/s
回転数 137rpm
ブレード枚数 2
外半径 1.56m
内半径 0.1m
有効迎角 0deg
必要出力 189.42W
効率 0.8864

では、何したかというか、というかたぶんほとんどこれに尽きます。
まず、はじめに1番大きな変更点は翼型を変えたことです。
去年まで多くのチームと同じようにDAE-51を使っていましたが、自作です。
一応注意書きしておくと、W○S○のOBの○田さんが作ったXG○Gは一切使っていません。
あれは、係数と選択する翼型をうまいこと調整してやればいい感じの翼型が出てくるのかもしれませんが、普通にやったら評価関数から考えてピーキーな翼型が出てきちゃうのであまりオススメしません。

じゃあお前は何したんだって?
その名も
「人力GA(仮)」
です。

ごめんなさい。
偉そうなこと言って何もしてなくてごめんなさい。
頭も要領も悪くてごめんなさい。

え～、仕切り直して、こんな形になりました。
赤：今年の新翼型
緑：DAE-51







ちなみに、名前は「Milly」と言います。

なぜ、一部しか見せないのか?
実は全体像はパッと見るとDAE-51とそこまで変わらないので違いをよく見てもらうためであって、決して印象操作とかではありません。(｀･ω･´)キリッ

注目は前縁半径が大きくなった事ですかね。
これはリブを作っていても一番違いを感じるところでした。
すごく作りやすい。
DAE-51は曲率の変化が急で線が消えやすかった…。
※・・・Windnautsのペラはバルサリブにバルサプランク

そして次に翼厚が大きくなりました。
スパーはすっぽり入るし、剛性の確保もできるし。

最後にちょっと後縁角も大きくなりました。
これで特に下面の後縁の再現性が多少良くなりました。
どうしてもバルサペラだと後縁までリブを通せなくて形悪いんで。
まあ、そこがどう変わろうが多分性能は何も影響ないと思いますが、見た目の問題ですかね。
ぶっちゃけおまけポイントです。

後編へ続く


プロペラ班
柳田

追伸　今回Upした図はわざと後縁くっつけてあるんですが、XFLR5の中で用いている境界要素法からして後縁は離して計算させるのが正しいと思うのですが、どちらが正しいのでしょうか。誰かわかる人教えていただけないでしょうか。

続き④終です。

しかし、新たに翼型を作るにあたって性能だけではなく、手作業だからこそ作りやすいかというのも重要なファクターであると考えていたため、単純に最適化をするのでは私の目的を達成できなかったと考えています。（この辺は人によって意見が分かれてくると思います。）
また、どうしても設計に用いる条件以外の領域での翼型性能に問題がないか判断するためには自分の目で見て逐一判断する方が手っ取り早いという理由もありました。

長文駄文となってしまいましたが、以上でご質問にお答えしたことになっていますでしょうか。
コメントあるいはメールを頂ければ幸いです。

続き③です。

>翼型の評価は自作のコードですか？つまり境界層の計算は自分で行っていますか

翼型性能を解析する自作のプログラムを組もうとしていた時期も確かにありました。しかし、Cebeci&Smithの方法に近い方法？でプログラムを組もうとして挫折しました。
記事中で「人力GA」と言っていたのは、翼型の性能計算をXFLR5にやらせてGAまがいのことを手動でしてましたということを冗談めかして伝えたかっただけでして、そもそも何らかの評価関数を設けて最適化をしたというわけでもありません。
その点に関しては、誤解を招くような表現をしてしまったと反省しております。
すみませんでした。

続き②です。

そこで、人力飛行機業界で恐らく最も普及している（厳密には違いますが）マーク・ドレラ先生のXFLR5がどういったパネル法を用いてポテンシャル流れを解析しているのかが問題になると思われるのですが、当方把握していません。
しかし、XFLR5において後縁を繋げるかわずかに離すかで計算結果が異なってくる上に、定性的な変化が見られない（翼型によって結果が変わってくる）ので、今までずっと気持ち悪い思いをしてきました。
浅学な学部生に理解できるような説明というのは難しいかと思われますが、何卒ご教授頂ければと思います。

続きです。

このとき、後縁をくっつけてしまうと、特異点がダブってしまい、お互いに強く影響を及ぼしてしまうのではないかと考えたため、後縁は離すべなのではないかと考えておりました。
実際、後縁を離した状態で解析する手法について記載のある論文もあります。
しかし、今回改めて幾つかの文献を見直してみたところ、後縁をくっつけて解析しているケースもあり、そもそも先に挙げたHess&Smithの方法について後縁を繋げて解説しているものが見られました。
結局、後縁を離すかどうかというのは用いている理論に依存する話であって、一概に言える議論ではないのではないかと考えています。

ヒヨコ先生様

早々のコメントを頂きありがとうございます。
まさかヒヨコ先生にご覧いただいていたとは露知らず、色々と恥ずかしいばかりです。

ですが、私の醜態を晒すことで次の世代の鳥人間たちの刺激、あるいは議論のきっかけとなればと思い、この記事を掲載しましたので本望かと。

>境界要素法で後縁を話して計算するのが正しいと思う理由は何ですか？

翼型の性能を解析する2次元パネル法には長きに渡って様々な手法が開発されていると聞いています。その中でも代表的なHess&Smithの方法は翼型の座標点に渦を置き、それを繋ぐパネル上に一様な湧き出しを分布させるといった手法であったと記憶しております。
このとき、後縁をくっつけてしまうと、特異点がダブってしまい、お互いに強く影響を及ぼしてしま

境界要素法で後縁を話して計算するのが正しいと思う理由は何ですか？翼型の評価は自作のコードですか？つまり境界層の計算は自分で行っていますか

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