Em um mecanismo de desvio, o desvio aéreo viaja mais rápido ou mais devagar que o ar principal?

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Usando a teoria convergente / divergente do duto, o ar de desvio de corrente fria de baixa pressão viajaria mais rápido, mas li em uma página da Web que o ar de desvio viaja muito mais devagar que o ar principal. Mas, novamente, usando a teoria convergente / divergente do duto, o ar do núcleo está sujeito a pressões e temperaturas mais altas, portanto, teoricamente, deveria viajar mais devagar?

Ou é porque o ar é misturado ao combustível e acelerado durante a combustão, o que torna a velocidade do núcleo mais rápida e a teoria do duto convergente / divergente de Bernoulli que afirmei acima não se aplica?

Espero que alguém possa me dizer se estou pensando isso incorretamente ... Explicação simples, por favor, e não algo muito complicado.

Obrigado!

por Jono 17.08.2019 / 17:45

4 respostas

A maneira mais simples de pensar nisso é o mecanismo de derivação, que é meio caminho entre um jato puro e um turboélice. Em poucas palavras, o jato puro move um pouco de ar; a hélice do turboélice move um pouco de ar, relativamente. Em outras palavras, massa pequena em alta velocidade vs massa grande em baixa velocidade, para obter o mesmo impulso.

Um motor a jato de desvio está em algum lugar no meio. É apenas um turboélice não-redutor de passo fixo com pás 30 ou 40, em uma cobertura, em vez de pás variáveis ​​de pino variável 3 ou 4 ao ar livre (os turbofans redutores ficam ainda mais próximos da coisa do "turboélice de passo fixo").

O pacote de ar sendo acelerado é menor que uma hélice, mas muito maior que um jato puro; portanto, a velocidade de exaustão do ventilador também é intermediária; mais rápido que a lavagem de uma hélice, mais lento que a exaustão do núcleo.

17.08.2019 / 21:08

Bernoulli’s principle, as we refer to it today, states that “as the velocity of a fluid increases, the static pressure of that fluid will decrease, provided there is no energy added or energy taken away.”

(Fonte)

Como essa suposição é invalidada (energia is transferido, precisamente porque o ar está acelerado), o princípio de Bernoulli não se aplica. É o mais simples possível.

Um pouco mais detalhadamente: quando a mistura combustível-ar é queimada dentro de uma turbina a gás, ela se expande e aciona uma ou mais turbinas. Eles estão conectados a um ou mais compressores, que pressurizam o ar que é alimentado na câmara de combustão. (É por isso que um motor a jato não pode começar por si mesmo.) O eixo que aciona os compressores também aciona o ventilador, que não apenas faz alguma compressão no ar que vai para o núcleo, mas também acelera o ar que passa pelo núcleo, através do desvio. No entanto - e de acordo com o que você encontrou on-line -, o ar viaja muito mais devagar que o escapamento do jato, pois apresenta muito menos compressão do que o ar do núcleo. O esquema abaixo ilustra isso.

insira a descrição da imagem aqui

Esta resposta (de onde copiei o esquema acima) sobre qual parte do mecanismo gera mais confiança também discute velocidades.

17.08.2019 / 20:09

Na maior parte do comprimento do motor, o desvio aéreo viaja na mesma velocidade, mas é muito mais rápido que o ar do núcleo que entra no combustor

Vamos supor um mecanismo de ventilador típico como o CFM56 na foto abaixo. Começa com um entrada o que ajuda a velocidade de fluxo igual independentemente da velocidade da aeronave. O primeiro estágio é comum para o núcleo e o fluxo de derivação e aumenta a pressão do ar sem acelerar o ar. Em seguida, o fluxo é dividido no núcleo e no fluxo de desvio. O fluxo principal é comprimido ainda mais e novamente a pressão aumenta enquanto a velocidade permanece aproximadamente constante. Antes de entrar no combustor, o ar é abrandado substancialmente so combustão é realmente possível dentro do motor.

Vista em corte de um motor de ventilador CFM56

Vista em corte de um motor de ventilador CFM56 (foto fonte)

Em contraste com isso, o fluxo de derivação continua aproximadamente na velocidade em que entrou no ventilador. Isso é ilustrado pela seção transversal constante do duto de desvio na figura acima. Somente no final o duto se estreita para converter a pressão do ar em velocidade. Fazer isso mais cedo significaria maiores perdas por atrito.

Em contraste com isso, o ar do núcleo é mais lento no difusor e aumenta a velocidade novamente à medida que é aquecido no combustor. Com a velocidade do som mais alta do ar aquecido, ele agora se torna mais rápido que o ar de derivação à medida que viaja pelos estágios da turbina. No bico, ele é acelerado novamente para converter a pressão restante em velocidade.

Portanto, o fluxo de gás que sai do núcleo do motor é muito mais rápido que o fluxo de derivação, mas passou por uma desaceleração e, em seguida, uma aceleração enquanto o fluxo de derivação nunca foi desacelerado.

18.08.2019 / 18:43

A teoria convergente / divergente do duto a que você se refere se aplica apenas se não houver energia adicionada. Mas, por definição, é isso que um mecanismo faz.

Adicionar energia à corrente de ar pode resultar em maior pressão ou velocidade, e isso é realmente influenciado pela forma do canal de fluxo. Mas o fluxo quente tem uma energia interna que é seriamente mais alta que a do fluxo de derivação.

18.08.2019 / 00:16