Как рассчитать тягу вентилятора, зная диаметр лопасти?

Я проверил ваш оригинальный пост и пост Quora, на который он ссылается. Дело в том, что там речь идет о простой импульсной динамике: есть волшебный диск без сопротивления, который ускоряет проходящий через него воздух. Это теория, которая работает, если вы понимаете ограничения, позволяет быстро оценить ПЗУ и может предоставить еще больше полезной информации, когда некоторые эффекты сопротивления включены в форму эффективности винта/ротора. Пост Quora не является неверным, но это упрощение, и оно действительно для другого масштаба.

Для волшебного диска все, что вам нужно знать, это площадь диска, ему даже не нужно иметь ось крепления. Для реального пропеллера/вентилятора, который еще не оптимизирован, необходимо учитывать следующие параметры:

• Радиус лезвия, в результате площадь диска.
• Число оборотов ротора вместе с радиусом лопасти определяют скорость кончика.
• Шаг лезвия
• Хорда лезвия
• Профиль лезвия
• Количество лопастей

Между вашим приложением и диском вертолета Quora существуют следующие различия, которые необходимо учесть:

• У вас маленький ротор. Эффекты Рейнольдса начинают играть здесь большую роль с гораздо более толстым пограничным слоем. Отклоняется дальше от импульсной теории, чем средний винт вертолета: увеличивает потребляемую мощность.
• Ваш ротор имеет воздуховод: снижает потребляемую мощность примерно на 35 % для небольших роторов, см. рисунок ниже.
• Ваш ротор — это вентилятор: увеличивает потребление энергии. Каждое добавленное лезвие требует пропорционально большей мощности для увеличения тяги, которая становится меньше с каждым лезвием.
• Ротору трудно подавать воздух. Изогнутый воздуховод ограничивает входящий поток воздуха, увеличивая потребляемую мощность и ограничивая максимальную тягу.

Поэтому нам нужно использовать данные небольших исследований роторов. Вот магистерская диссертация, исследующая именно это, к сожалению, с двигателем недостаточной мощности, поэтому результаты действительны только для низких чисел Маха. Если мы посмотрим на наибольшее число Маха на графике и сравним точки данных для Тяга = Подъемная сила, мы увидим увеличение$C_T$(мера тяги) 0,047/0,035 = 35%.

$C_T$определяется здесь со ссылкой на площадь, контактирующую с канальным вентилятором, и не очень ясно, какие агрегаты используются. Имеется график зависимости силы тяги от оборотов ротора:

6000 об/мин с 9,5-дюймовым ротором соответствует скорости вращения кончика 0,22 Маха. Пропеллеры могут работать со скоростью конца до 0,75 Маха, прежде чем возникнут эффекты сжимаемости, что будет равно 20 000 об/мин для этой конфигурации. Экстраполяция кривой до 20 000 об/мин приведет к о 15 - 20 Н, упомянутых в ОП.

Это 3-х лопастной ротор. Тяга может быть дополнительно увеличена за счет увеличения шага лопастей и увеличения количества лопастей, каждое увеличение также требует увеличения мощности. К сожалению, в исследовании не упоминается мощность, необходимая для каждой найденной конфигурации тяги, но:

• Приложение А содержит некоторые предварительные кривые мощности для других роторов, используемых в проекте. В нем также упоминается использование редуктора для увеличения оборотов ротора, что, возможно, также захочет рассмотреть OP.
• Таблица с исследованием торговли автомобилями, использованная в более раннем исследовании, включена, изложенная ниже.