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高揚力装置の解析事例

Simcenter FloEFD for Solid Edgeを用いて、ガーニーフラップを装着した時の効果を精度よく解析した事例です。今回の解析のテーマはこちら↓
  • 高揚力装置
  • 空力
  • 気流制御
  • 乱流
  • ツースケール壁関数(2SWF)
  • リファインメッシュ

解析対象

NACA6409翼型図

NACA6409 翼仕様表
項目
コード長 444.65mm
最大翼厚 39.96mm(コード長比=9.0%)
最大キャンバー高 26.64 mm(コード長比=6.0%)
ガーニーフラップ高 2.2mm 4.4mm 10mm 22.2mm
ガーニーフラップ高/コード長 0.5% 1.0% 2.2% 5.0%

ガーニーフラップとは??

航空機やレーシングカーなどで翼に発生する揚力は速度の2乗に比例するため、低速性能を重視すれば高速時の揚力が過剰になり、高速性能を重視すれば低速時の揚力が不足します。このため、高速性能と低速性能を両立させるため、低速時に不足する揚力を補うための装置が高揚力装置です。高揚力装置には種々のものがあり、その1つがレーシングカーで良く用いられるガーニーフラップ(後端リップ)です。

解析概要

この事例では、NACA6409翼にガーニーフラップを装着した場合の効果をSimcenter FloEFD for SolidEdgeにより精度良く解析しています。またガーニーフラップは、ある高さまでは抗力の増加は抑えられますが、このケースではガーニーフラップ高さ=1%まで抗力の増加は抑えられ、揚力が増加する特徴を捉えています。

ガーニーフラップ未装着による迎角度毎のCd及びCL値
ガーニーフラップ装着による迎角度毎のCd及びCL値

翼性能を解析するには、翼静圧面側では減速流、翼負圧面側では加速流による剥離・付着を伴う流れを正確に計算する必要があります。Simcenter FloEFD for SolidEdgeではツースケール壁関数(2SWF)により層流から乱流遷移を少ないメッシュ数で再現することが出来ます。またガーニーフラップにより生じる渦は、流速により数十Hzから1KHzを超える周期で放出されます。

翼幅方向中心断面での瞬時相対圧力分布
翼幅方向中心断面での瞬時相対圧力分布(上図紫枠線部の拡大)

Simcenter FloEFD for SolidEdgeでは、ソリューションアダプティブリファインにより、翼後流などメッシュ解像度が要求される箇所で自動的にメッシュを細かくすることで計算精度を向上させる機能が提供されています(下図水色メッシュが自動的にリファインされている領域です)

翼幅方向中心断面でのメッシュ分割レベル図