Расчет КПД гребного винта двумя разными способами

Пожалуйста, обратитесь к этой странице MIT, которую я использовал для своих расчетов: https://web.mit.edu/16.unified/www/FALL/thermodynamics/notes/node86.html .

Я рассчитал кривые винта, тяги и крутящего момента моего воздушного винта, а затем и КПД в определенной рабочей точке (с учетом требований к входной тяге и воздушной скорости), разделив полезную мощность (=T u_0) на входную мощность (крутящий момент RPS) . , где u_0 — скорость полета.

Теперь, в плоскости пропеллера, воздушная скорость равна u_disk в соответствии с Теорией приводного диска и может быть рассчитана с использованием формул и известной информации. Когда я рассчитываю входную мощность винта по другой формуле на этой странице [Мощность на входе = Тяга * u_disk], я получаю ответ, не равный тому, который используется по формуле крутящий момент * RPS. Куда девалась эта дополнительная сила? Я ожидал, что они будут одинаковыми, а аэродинамические потери будут учтены в полезной мощности меньше.

В моем примере скорость полета 3 м/с. Из-за условий самолета и окружающей среды для этого требуется тяга 42 Н, что требует крутящего момента 4,5 Нм при 1503 об/мин. Это все из-за характеристик винта. Теперь полезная работа равна T * скорость полета = 42 x 3 = 126 Вт.

Используя расчеты на этой странице, мы можем получить ускоренную скорость на диске 11 м/с. Таким образом, входная мощность (согласно странице) составляет 42 x 11 = 464 Вт. Это отличается от традиционно рассчитанной входной мощности Крутящий момент * RPS = 4,5 * (1500/60) = 700 Вт.

Ответы (1)

Определяя «полезный» как движение самолета вперед, скорость, с которой может быть выполнена полезная работа, равна любой мощности, которая была сообщена жидкости, т. е. тяге умноженной на скорость на диске. Это мощность пропеллера . Скорость, с которой выполняется полезная работа , равная любой мощности, затраченной на фактическое движение самолета вперед, т. е. тяга x скорость набегающего потока (поскольку скорость набегающего потока и воздушная скорость взаимозаменяемы в зависимости от системы отсчета). Это движущая сила

Следовательно, есть два разных показателя эффективности: эффективность движения , которая является мерой того, насколько эффективно самолет использует мощность винта, и эффективность винта , которая является мерой того, насколько эффективно винт использует мощность на валу. Уравнение на веб-странице Массачусетского технологического института предназначено для тяговой эффективности, но вы хотите знать, насколько эффективно использовалась мощность на валу (2π x крутящий момент x RPS), поэтому вам необходимо рассчитать эффективность гребного винта, чтобы не использовать это уравнение.

Спасибо. Я имел в виду «2 * пи», поэтому в моем численном расчете числа работают. Извините за опечатку, я не мог заставить его редактировать свой комментарий.
Однако в ссылке MIT, которую я разместил, полезная мощность определяется как тяга x скорость восходящего потока u_0. Это мое замешательство. Я думаю, что входная мощность должна быть одинаковой с использованием расчета крутящего момента и скорости на диске...
@dumbpropnerd извините, я неправильно понял определения, которые вы использовали, я изменил свой ответ
Посмотрел ваш измененный ответ. На самом деле это вывод, к которому я изначально пришел, поэтому я спросил, «куда девается дополнительная мощность» между валом и доступной мощностью, которая будет использоваться в воздухе (некоторая часть идет на ускорение воздуха, а часть идет на создание тяги). Но до того, как она станет "доступной мощностью", почему она уже ниже мощности на валу? Это мое замешательство. Я думаю, что они должны быть одинаковыми ... Мне интересно, не связано ли расхождение с тем, что я использую 3D-анализ для определения требуемого крутящего момента, а Теория диска не учитывает 3D-эффекты.
Дополнительная мощность уходит на создание вихрей на конце и завихрение потока, ни одно из которых не обеспечивает полезной тяги, поэтому эта мощность является потерей.
Я считаю, что это часть потерь, но ускоренный воздух также является частью потерь. По этой ссылке, которую я только что нашел: s2.smu.edu/propulsion/Pages/efficiency.htm там показаны два метода расчета эффективности, которые я использовал, и приравнял их как равные друг другу. Таким образом, в моем примере у меня должно быть 700 Вт на мощность на валу, 700 Вт на тягу X скорости диска (при условии отсутствия потерь на валу) и затем сразу 126 Вт на полезную работу без понижения посередине. Я думаю, что из этих 700 Вт происходят потери на ускорение воздуха, а также завихрения и вихри.
Расчет КПД гребного винта двумя разными способами
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v