Como estimar a interferência da lâmina em uma hélice ou ventilador?

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A hélice ideal possui uma lâmina. Por razões óbvias, isso seria impraticável. No entanto, a adição de mais lâminas faz com que cada lâmina opere uma na outra com corrente de ar / lavagem a jusante.

Como estimar quantitativamente essa interferência? Em outras palavras, qual é o ângulo real de ataque e a velocidade do fluxo de ar vistos por cada lâmina

por toshi ba 30.06.2019 / 19:45

3 respostas

Para uma aproximação simples do 2D, você pode fazê-lo de maneira semelhante à forma como analisaria o efeito da ativação em um plano de cauda ou em qualquer outro corpo, ou seja, resolvendo o campo de fluxo ao redor de ambos ao mesmo tempo. Como o movimento das lâminas é cíclico e o fluxo é subsônico, cada lâmina afeta tanto as que estão à frente quanto as que estão por trás dela. Portanto, você precisaria resolver um número infinito de lâminas simultaneamente para que a do meio tivesse um fluxo de ar realista, mas como o efeito da N-ésima lâmina tenderá a nil, uma boa aproximação pode ser obtida com apenas algumas lâminas de cada lado da estudada.

O processo ficaria assim:

  • Escolha a estação da lâmina na qual você está interessado e o ponto de operação (rpm e velocidade de avanço) que deseja estudar. Isso fornecerá o ângulo de ataque efetivo para a estação blade.

  • Conhecendo o espaçamento angular da lâmina em torno do cubo, a estação spanwise que você selecionou, as rpm e a velocidade de avanço, descubra onde o primeiro perfil aerodinâmico será relativo ao segundo em uma representação 2D.

  • Resolva o campo de fluxo para um número efetivamente infinito de aerofólios espaçados dessa maneira. Na prática, resolver um número relativamente pequeno de instâncias da lâmina fornecerá uma boa aproximação do fluxo real nas lâminas centrais da série, pois as nas bordas são usadas apenas para fornecer condições de contorno semelhantes às caso do mundo real: Linhas de corrente em uma cascata de pás de compressor, de Yershov et al.

04.07.2019 / 09:50

É possível calcular as perdas para uma determinada configuração, mas não é uma tarefa fácil. Enquanto isso, há cem anos em testes e experiência com hélices. Portanto, se você tem um design clássico de hélices e deseja conhecer tendências típicas, pode encontrar a maioria dos resultados na literatura.

Uma das melhores fontes clássicas sobre esse tópico é NACA-TR-640 (1938!)

Vou citar um gráfico diretamente relevante para a pergunta:

Coeficiente de potência por lâmina

Como pode ser visto, adicionar uma lâmina idêntica causa uma perda de energia máxima de 6-8% por lâmina (em condições estáticas, na velocidade zero) e muito pouco (1-4%) em condições normais de vôo.

A comparação das respectivas curvas de eficiência propulsiva (Fig.35 no trabalho) é ainda mais interessante: a diferença é ainda menor e, em algumas regiões (quando as lâminas param), os suportes de várias lâminas podem ser mais eficientes que os de duas lâminas .

Na prática, quando você precisar absorver energia extra do motor e for restringido pelo diâmetro, precisará aumentar a solidez do suporte. Você pode fazer isso adicionando lâminas ou aumentando o acorde da lâmina. O artigo demonstra que adicionar lâminas é melhor em termos de eficiência. Assim, a premissa "A hélice ideal tem uma lâmina" não é necessariamente verdadeira, dadas as restrições realistas.

05.08.2019 / 09:03

A perda de energia devido ao turbilhão é de até 10% da energia aplicada, dependendo do impulso aplicado. De Prouty, desempenho, estabilidade e controle de helicóptero.

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04.08.2019 / 17:04