Как оценить взаимодействие лопастей в пропеллере или вентиляторе?

Для простого двумерного приближения вы можете сделать это аналогично тому, как вы анализируете влияние следа на хвостовое оперение или любое другое тело, т.е. решая поле потока вокруг обоих одновременно. Поскольку движение лопастей циклично, а течение дозвуковое, каждая лопасть воздействует как на те, что впереди, так и на те, что позади нее. Следовательно, вам нужно будет решить для бесконечного числа лопастей одновременно, чтобы у той, что посередине, был реалистичный воздушный поток, но поскольку эффект N-й лопасти будет стремиться к нулю, можно получить хорошее приближение с помощью всего несколько лезвий по обе стороны от исследуемого.

Процесс будет выглядеть следующим образом:

• Выберите размах интересующей вас лопасти и рабочую точку (об/мин и поступательную скорость), которую вы хотите изучить. Это даст вам эффективный угол атаки блейд-станции.

• Зная угловое расстояние между лопастями вокруг втулки, выбранную вами станцию ​​размаха, число оборотов в минуту и ​​поступательную скорость, выясните, где первый аэродинамический профиль будет находиться относительно второго в 2D-представлении.

• Решите поле течения для практически бесконечного числа аэродинамических профилей, разнесенных таким образом. На практике решение для относительно небольшого количества экземпляров лопастей обеспечит хорошее приближение к реальному потоку на центральных лопастях в серии, поскольку те, что на краях, используются только для обеспечения граничных условий, напоминающих реальный случай :

Рассчитать потери для заданной конфигурации можно, но это непростая задача. Между тем, существует столетний опыт испытаний и опыта работы с винтами, поэтому, если у вас есть классическая конструкция винта и вы хотите узнать типичные тенденции, вы можете найти большинство результатов в литературе.

Одним из лучших классических источников по этой теме является NACA-TR-640 (1938 год!)

Приведу из него один график, имеющий прямое отношение к вопросу:

Как видно, добавление идентичной в остальном лопасти вызывает потерю мощности не более 6–8 % на лопасти (в статических условиях при нулевой скорости) и очень небольшую (1–4 %) в нормальных условиях полета.

Сравнение соответствующих кривых движительного КПД (рис. 35 в работе) еще более интересно: разница еще меньше, и на некоторых участках (при срыве лопастей) многолопастные винты могут быть эффективнее двухлопастных. .

На практике, когда вам нужно получить дополнительную мощность от двигателя и вы ограничены диаметром, вы должны увеличить прочность винта. Вы можете сделать это либо добавив лопасти, либо увеличив хорду лопасти. В документе показано, что добавление лезвий лучше с точки зрения эффективности. Таким образом, посылка «Идеальный винт имеет одну лопасть» не обязательно верна, учитывая реалистичные ограничения.

Потери мощности из-за закрутки составляют до 10% от приложенной мощности в зависимости от приложенной тяги. От Prouty, производительность вертолета, стабильность и контроль.