Como as bolhas de separação da borda principal podem ser evitadas?

O salto de velocidade em $ \ simeq 0.5c $ é devido a uma bolha de separação laminar.

Mas você pergunta duas coisas diferentes aqui:

• Impedir a separação da borda principal

Uma separação de ponta pode ocorrer quando a bolha de separação laminar avança para ângulos de ataque mais altos e é mais comum em aerofólios finos. Uma maneira de suprimir isso é pelo uso de elementos de rugosidade, uma viagem ou geradores de vórtices. Você pode experimentar isso usando o Xfoil e consertar a localização da transição no ponto (ou em uma distância antes deste ponto) que você assumiu que você tem um elemento de rugosidade, por exemplo. Caso contrário, tente modificar a geometria com as rotinas de design inversas do Xfoil e, se você estiver seriamente interessado nisso, leia estes Low Reynolds Número de notas de aula de projeto de aerofólio fornecidas pela Selig.

• Aumentar a eficiência aerodinâmica ($ L / D $)

Aumentar $ L / D $ para um ângulo de ataque especificado para este tipo de aerofólios e para o regime de Reynolds baixos significa, em geral, reduzir o salto de velocidade da bolha de separação laminar. Se estou certo, os aerofólios de Selig já são uma versão aprimorada de aerofólios similares da NACA para baixo Re. Para fazer isso, você deve consultar novamente as notas acima mencionadas.

Tem certeza de que o pico de $ c_p $ plot antes do pico de sucção não é um problema de painéis? Parece não físico. Você já tentou refinar seu aerofólio? Eu não capturei isso com a mesma análise usando o Xfoil com 200 painéis.

Uma regra geral é que o parâmetro de forma ($ H_k $) da camada limite em uma bolha de separação laminar é de cerca de 4. Você pode ver na seguinte plotagem que você tem uma bolha de separação laminar em torno de $ 0.5c $ no em cima da superficie. Não na borda principal embora.

Este site lista o S3010 como um aerofólio para números baixos de Reynolds. Este livro é de Michael Selig, a pessoa que o S3010 aerofólio é nomeado após. O livro contém dados $ C_P $ em diferentes números de Reynolds, sendo o mais alto de 300k. Portanto, parece que a medição de OP está em um número de Reynolds que foi mais alto do que o aerofólio foi projetado, levando a um comportamento de camada limite turbulento no nariz e separação precoce.

O que é aparente no desenho do perfil, é o nariz relativamente agudo quando comparado aos perfis NACA da mesma espessura. O remédio óbvio seria aumentar o raio do nariz, arredondar o nariz - mas isso removeria um recurso de design que todos os baixos números de Reynolds no livro têm. A outra opção é usar um aerofólio projetado para números mais altos de Reynolds.

O perfil da série 6 do NACA listado em esta questão usa um raio de borda de 1,561% c.