Скорость потока.

[daredevil]

Vo фигурирует в знаменателе, в статике это 0

Возьмите только вот эту формулу:

При V0=0 получается Ф= 2ρFu^2 и тогда u=(Ф/2ρF)^1/2. Причём u это скорость именно в плоскости винта. Расчёт для ваших условий (винт 1,7 м, тяга 1200 Н) даёт u = 15 м/c.

На (бесконечном) удалении за винтом теоретически скорость 2u, т.е. 30 м/c. В реальности такого не будет, а будет как заметил Айрат: градиент скорости с уменьшением от центра к периферии. Из-за размытия струи. На рисунке синее - идеальная струя (отделённая от окружающего, неускоренного воздуха бесконечно тонкой зоной турбулентности), точки - зона смешивания реальной струи струи с неускоренным воздухом (приблизительно).

Если вы считаете для укороченного взлёта - то обсуждалось вот здесь, стр. 3 и далее.

 

[Anatoliy.]

Автоматический предкрылок, как работает?

Да всё по законам Ньютона.

 

[Anatoliy.]

Может лучше на какой-нибудь научной площадке? Здесь-то зачем отвлечённые теории?

В аэродинамике на равных правах существуют и применимы по крайней мере две основные теории создания подъемной силы.
Эти две теории каждая сама по себе самодостаточны и однозначно отвергает противоположную теорию.
Вы о какой отвлеченной теории тут вспомнили?
Уточните, пожалуйста.
Может сразу определим какая теория отвлеченная для аэродинамики?

 

[iae]

Мне, да и, полагаю, 99% тусующегося здесь народа абсолютно похрену уравнение ли Бернулии "держит в воздухе "грача" или закон сохранения импульса. Посему турусы на колёсах почему самолёт летает, а крыльями не машет мне абсолютно не интересны. Вам недостаточно ветки о природе подъёмной силы, решили и здесь развести околонаучный срач?

 

[Malish]

Вы напишите формулу расчёта скорости для топикстартера. Чего зря воздух сотрясать.

Формула была приведена выше...

 

[kamuta]

Cила тяги равна секундному количеству движения, сообщенного воздуху, прошедшему плоскость вращения винта - то есть V = (F\ro*S)^0,5 = (120кгс*9,8*4\1,2кг\м.куб*3,14*1,7м*1,7м)^0,5 = 20,78 м\с (это средняя скорость воздуха в плоскости неподвижного винта или сразу за ней)...
И зачем столько дебатов? 🙂

 

[mdp-shnik]

Предлагаю посчитать скорость за винтом самым простым способом.
По 3-му закону Ньютона
mV = F (t1 - t2)
Это значит, что если сила F (статтяга винта) действует на тело массы m в течение времени t1 - t2, то тело приобретает скорость V.

Нашим телом является воздух плотностью ro, находящийся в объёме SV. Здесь S - площадь, ометаемая винтом диаметром D, а V - скорость потока за винтом. Мы имеем цилиндр с основанием площади S и восотой V. Поскольку высота равно расстоянию, пройденному материальной частицей воздуха в единицу времени, то t1 - t2 = 1. Масса воздуха в цилиндре m = S*V*ro

Получаем

F =3.14*D^2/4 * V * ro *V

Отсюда нахощдим искомую скорость за винтом.

Пример. D = 1,7 м, ro =1,22 кг*/м^3, F = 1500 н

Получаем V = 23 м/с.

 

[Anatoliy.]

Предлагаю посчитать скорость за винтом самым простым способом.

Небольшое уточнение.
Вы показали формулу и провели расчет для усредненной скорости воздуха проходящего через ометаемую винтом площадь.
Всё, что произойдет с воздухом за пределами ометаемой площади не имеет уже никакого влияния на тягу воздушного винта.

Если окружить воздушный винт кольцом, то эта усредненная скорость будет на заднем срезе того кольца.
Если заключить воздушный винт (вентилятор) в канал (импеллер), то эта усредненная скорость будет на срезе выхода импеллера.

 

[Ядерный комар]

Во многом я согласен с Анатолием. Рассчитать скорость потока не получится, предлагаю по оборотам и установочным углам заканцовок получить расчетную скорость и прибавить к ней процентов 15. Точнее только измерять. Да, и избрать нормальные условия, иначе получите данные в юанях. Вообще надо конкретизировать установку, а то все пересремся нахер.

 

[gorgee]

Cила тяги равна секундному количеству движения, сообщенного воздуху, прошедшему плоскость вращения винта - то есть V = (F\ro*S)^0,5 = (120кгс*9,8*4\1,2кг\м.куб*3,14*1,7м*1,7м)^0,5 = 20,78 м\с (это средняя скорость воздуха в плоскости неподвижного винта или сразу за ней)...
И зачем столько дебатов? 🙂

Предлагаю посчитать скорость за винтом самым простым способом.
По 3-му закону Ньютона
mV = F (t1 - t2)
Это значит, что если сила F (статтяга винта) действует на тело массы m в течение времени t1 - t2, то тело приобретает скорость V.

Нашим телом является воздух плотностью ro, находящийся в объёме SV. Здесь S - площадь, ометаемая винтом диаметром D, а V - скорость потока за винтом. Мы имеем цилиндр с основанием площади S и восотой V. Поскольку высота равно расстоянию, пройденному материальной частицей воздуха в единицу времени, то t1 - t2 = 1. Масса воздуха в цилиндре m = S*V*ro

Получаем

F =3.14*D^2/4 * V * ro *V

Отсюда нахощдим искомую скорость за винтом.

Пример. D = 1,7 м, ro =1,22 кг*/м^3, F = 1500 н

Получаем V = 23 м/с.

Здесь получается расчет средней температуры по больнице, поскольку вычисленные значения существенно меньше скорости пепелаца с такой ВМУ.
Физика процесса начала доходить, хотя наверняка она где-то описана, ометаемая поверхность не есть поверхность взаимодействия, а есть траектория ометания лопасти-крыла, которое имеет несущую поверхность существенно меньше формульной, отбрасывая набегающий поток со значительно большими скоростями. В промежутке лопастей возмущенный поток затягивает воздух с низкой скоростью.

 

[mdp-shnik]

Здесь получается расчет средней температуры по больнице,

Да, но с чего-то ж надо начинать. Потом это некая средняя скорость, которая посчитана с некоторой погрешностью. В струе есть и максимальная скорость, которая поболее, чем 23 м/с. Кстати, скорость отброшенного воздуха в полёте меньше, чем в статике. По этой причине к.п.д. винта в полёте растёт со скоростью до определённого предела. В результате скорость в полёте отброшенного воздуха за вычетом полётной скорости оказывается весьма небольшой.

А вообще-то вопрос: для чего знать скорость воздуха за винтом?

 

[Anatoliy.]

Здесь получается расчет средней температуры по больнице, поскольку вычисленные значения существенно меньше скорости пепелаца с такой ВМУ.

Еще уточнение.
Выше приведенный расчет справедлив только в статическом режиме, когда воздушный винт не движется относительно воздуха в не зоны влияния того воздушного винта.
В случае полета в формулу надо ставить разные скорости воздуха.
При расчете секундно отбрасываемого воздуха принимают объем воздуха заключенного в цилиндр основание которого есть та ометаемая площадь, а высот цилиндра численно равна скорости воздуха (измеряемого в м/с) проходящего через ометаемую скорость.
А для вычисления тяги воздушного винта эту секундно отбрасываемую массу воздуха умножают уже на приращение скорости воздуха, которое получает воздух от вращающихся лопастей.
И тут важно понять, что скорость воздуха проходящего через ометаемую площадь равна сумме скорости полета относительно воздуха вне зоны влияния воздушного винта и тому приращению скорости, что получается за счет вращения воздушного винта.

 

[Anatoliy.]

Да, но с чего-то ж надо начинать.

Возьмите мою программу расчета несущего (воздушного ) винта при осевой обдувке.
Там всё учтено и даже то, о чем Вы пока не догадываетесь.

 

[Anatoliy.]

По этой причине к.п.д. винта в полёте растёт со скоростью до определённого предела.

Разъясните, пожалуйста, что вы подразумеваете под КПД воздушного винта?
Само понятие КПД подразумевает отношение реального процесса к идеальному (без потерь).
В данном случае надо рассматривать параметры реального воздушного винта со всеми его потерями к идеальному воздушному винту у которого нет потерь. И как Вы заметили, КПД относится к мощности, а не к силе тяги.
Наибольший КПД реального воздушного винта будет в статическом режиме.
При наличии скорости полета КПД реального воздушного винта будет ухудшаться из за увеличения сопротивления лопастей, и в большей степени от индуктивного сопротивления лопастей

 

[daredevil]

Масса воздуха в цилиндре m = S*V*ro

Получаем

F =3.14*D^2/4 * V * ro *V

- вы не учли, что скорость воздуха в плоскости винта и за винтом разная. Половину импульса воздух приобретает перед винтом и половину - после. Об этом теорема Фруда-Финстервальдера. Расход воздуха надо измерять как произведение скорости в плоскости винта на ометаемую площадь, а импульс - как произведение массы на скорость за винтом. Если скорость в плоскости винта равна равна V+u, где V - скорость полёта, то за винтом в бесконечности она V+2u. В идеальном случае. В реальности вблизи оси потока она будет близка к V+2u на расстоянии порядка двух диаметров винта от его плоскости, а на периферии потока будет близка к V+u.

Всё, что произойдет с воздухом за пределами ометаемой площади не имеет уже никакого влияния на тягу воздушного винта.

- Аналогично всё, что происходит в ометаемой площади вне контакта с лопастью - не имеет никакого влияния, угу. На самом деле имеет. Лопасть взаимодействует не с невозмущённым воздухом, а с потоком, сформированным винтом. В этом потоке локальные возмущения (перепады давления) передаются во все стороны со скоростью звука. Вы это интуитивно полу-понимаете, поэтому несёте не абсолютную ересь (выделяя только лопасть), а половинчатую ересь (выделяя ометаемую площадь). Но это именно ересь, потому что возмущения передаются не только в плоскости вращения винта, но и вперёд, и назад с той же скоростью звука. И с лопастью взаимодействует воздух, уже "подготовленный" этими возмущениями.

 

[gorgee]

А вообще-то вопрос: для чего знать скорость воздуха за винтом?

Непосредственно за винтом планируется установить цельноповоротные рули, нужно расчитать их реакцию.

 

[Anatoliy.]

Если скорость в плоскости винта равна равна V+u, где V - скорость полёта, то за винтом в бесконечности она V+2u.

Вы осознаете какаю дурь написали про бесконечность? (Вы делено красным шрифтом)

 

[daredevil]

Вы осознаете какаю дурь написали

Это не дурь, это наука. Теория идеального движителя = сферический конь в вакууме среде. Бесконечность - абстракция, а ткнуть вашим пальцем в какую-то точку и сказать "вот здеся" - это именно что дурь. Давайте вы изложите вашу дурь мне в личке, а я на досуге отвечу, как ответил Казаку. А тут я больше не стану кормить трололо и топикстартеру рекомендую вас в игнор. Тем более, что ответа на его вопрос вы не даёте.

А я даю: для руля, у которого размах равен диаметру винта и который расположен за плоскостью вращения на расстоянии от половины до полутора диаметров винта, скорость обтекания грубо между 30 м/c по центру и 15 м/c на периферии. В среднем 20-25 м/c. Это на швартовах для винта 1,7 м тягой 120 кгс.

 

[kamuta]

Если скорость в плоскости винта равна равна V+u, где V - скорость полёта, то за винтом в бесконечности она V+2u. В идеальном случае. В реальности вблизи оси потока она будет близка к V+2u на расстоянии порядка двух диаметров винта от его плоскости, а на периферии потока будет близка к V+u.

Это не дурь, это наука.

Науку можно понять только имея воображение... Ведь в той формуле, связывающей среднюю скорость через круг винта и тягу, самого винта нет - есть лишь черный ящик, создающий измеренную реактивную силу с помощью воздуха вычисленной скорости...
Не надо прятаться в личке - отвечайте тут (если сможете)... Разрешаем применять любые научные термины, кроме "грубо" и "я так думаю" (вдруг докажете что покинув винт, воздух только начал разгоняться)... 🙂

 

[daredevil]

. Разрешаем применять любые научные термины, кроме "грубо" и "я так думаю"

"Грубо" и "с точностью до слона" - вполне научные термины, а вот "я так думаю" - нет.

Покинув винт, воздух продолжает разгоняться. Потому что "толкают" его не только лопасти, но и воздух, "оттолкнувшийся" от лопастей. И перед, и за винтом есть осевой градиент давления, а значит - сила, придающая импульс. В теории эти градиенты бесконечны - в то же время понятно, что на бесконечном удалении и ускорение бесконечно малое. Существенно оно только на расстоянии в пару диаметров перед и за винтом (если винт не в трубе). А наибольшего значения достигает в плоскости винта, это тоже понятно.

Кроме того, в плоскости вращения винт разгоняет воздух неравномерно (лопасти же), потом эта неравномерность рассеивается. Так что за винтом тоже много чего происходит, вообразите себе 😉