А профиль обязательно должен быть односвязным? Разрезное крыло имеет Cl значительно больше 2, односвязным профилям такое не светит.
Труба у вас незамкнутая с задним расположением вентиляторов - вроде как ламинарная, но сужение конфузора очень маленькое для такой трубы. Какая степень турбулентности в рабочей части? Если скорости маленькие и турбулентность менее 1%, то имеете шанс поймать ламинарный отрыв, особенно при больших градиентах и тогда прощай большой Сl. Попробуйте приклеить турбулизатор, альфа критическое может вырасти.
А вообще эта задача решается программой оптимизации профилей: найдите быстрый солвер для решения обтекания профилей, например Х-фойл, и прикрутите оптимизационную часть, например метод градиентов для полиномиального задания профиля.
Хотя если время ограничено семестром... Разве что готовый оптимизатор поискать, если повезет...