История импеллера-ликбез
| (не показаны 24 промежуточные версии 16 участников) | |||
| Строка 15: | Строка 15: | ||
Для улучшения КПД крыльчатки стали применять выпукловогнутый профиль лопастей ---так получился современный высокоэффективный импеллер (вентилятор) или одноступенчатый осевой компрессор! | Для улучшения КПД крыльчатки стали применять выпукловогнутый профиль лопастей ---так получился современный высокоэффективный импеллер (вентилятор) или одноступенчатый осевой компрессор! | ||
| − | Для большой авиации КПДимп= | + | Для большой авиации КПДимп=80%----для модельных импеллеров КПДимп=(40микро--45мини--50миди)%!!!------[https://www.youtube.com/watch?v=1LmAKyaa_fU] |
По закону Ломоносова о сохранении массы----массовый расход воздуха неизменен от входа усеченного конуса до выхода,а скорость потока линейна возрастает с уменьшением площади текущего сечения и тогда скорость входная на диффузоре в два раза меньше скорости на выходе среза сопла! | По закону Ломоносова о сохранении массы----массовый расход воздуха неизменен от входа усеченного конуса до выхода,а скорость потока линейна возрастает с уменьшением площади текущего сечения и тогда скорость входная на диффузоре в два раза меньше скорости на выходе среза сопла! | ||
| − | dm/dt=constanta=pо Sвх Vдиф=pо Sимп Vимп=pо Sвых | + | dm/dt=constanta=pо Sвх Vдиф=pо Sимп Vимп=pо Sвых Vсоп, где Vимп=(Vпол+Vсоп)/2 |
общее уравнение текущей реактивного тяги для импеллера это произведение приращения скорости потока на массовый расход ----------- | общее уравнение текущей реактивного тяги для импеллера это произведение приращения скорости потока на массовый расход ----------- | ||
| − | F=delta V(dm/dt)=(Vсоп-Vпол)pо | + | F=delta V(dm/dt)=(Vсоп-Vпол)pо Sимп(Vсоп+Vпол)/2=0.5pо Sимп(Vсоп^2-Vпол^2)--- |
| − | Fпол=0.5pо | + | Fпол=0.5pо 0.66Dим^2 Vсоп^2 (1-Куп^2), где Куп=Vпол/Vсоп=h/Hо |
| − | + | ||
| − | + | ||
| − | + | ||
выходная скорость потока на стопе Vсоп=Ксуж Vимп=(Dимп/Dсоп)^2 Vимп=1.41Vимп при Vпол=0----- | выходная скорость потока на стопе Vсоп=Ксуж Vимп=(Dимп/Dсоп)^2 Vимп=1.41Vимп при Vпол=0----- | ||
| − | тяга импеллера на стопе это реактивная составляющая плюс 10% от статики между атмосферным давлением и пониженным в диффузоре---- Fст=1. | + | тяга импеллера на стопе это реактивная составляющая плюс (10--40)% от статики между атмосферным давлением и пониженным в диффузоре---- Fст=(1.1--1.4)pо Sимп Vимп^2=(0.9--1.1)(Dимп Vимп)^2, |
| − | кинетическая мощность на стопе--- Рст=pо Sимп Vимп^3=0.5pо Sсоп Vсоп^3=0.5(dm/dt)Vпот^2 | + | кинетическая мощность потока на стопе--- Рст=pо Sимп Vимп^3=0.5pо Sсоп Vсоп^3=0.5(dm/dt)Vпот^2 |
| − | + | приращенная мощность потока в полёте----Римп=Рсоп-Рдиф=pо Sдиф Vдиф(Vсоп^2-Vпол^2)/2=pо Sдиф Vпол^3-----оптимально для авиамоделей при Sдиф/Sсоп=2 | |
| + | |||
| + | |||
| + | полный кпд в полёте КПДвнеш=100% Vпол/0.5(Vпол+Vпот)=----формула предложена Черноглазовым Сергеем | ||
| + | |||
| + | для реального импеллера на стопе КПДимп=100% 2Vдиф/(Vдиф+Vсоп)=100% КПДво/(0.5+0.5Но/h) | ||
Расчёт тяги и мощности э-импеллеров | Расчёт тяги и мощности э-импеллеров | ||
| − | + | -----то видно очень важное свойство удержание высокой эффективности на стопе для скоростных винтов с Кв=Н/D больше единицы типа импеллеров, то это применение много-лопастности (пять и более штук)! | |
| + | для "золотого" импеллера с Кгуб=1.41, Кв=1.62 ------ ГТимп=0.3 Кгуб D Н Sл Cyл n^0.67 =0.7 D^2 Су Sл n^0.67 | ||
| − | Для большинства импеллеров с относительным шагом 1.5-2, где поступь примерно равна произведению диаметра крыльчатки на | + | Для большинства импеллеров с относительным шагом 1.5-2, где поступь примерно равна произведению диаметра крыльчатки на корень квадратный из Сул----hим=D(Сумах)^0.5, есть простой расчёт силы тяги (ньютон) на уровне моря равной при КПДво=0.8-----Fст=0.78Кгуб КПДво ро(Dим Vимп)^2=0.78х1.41х0.8х1.25кг/м3(Dим Vимп)^2 =1.1(Dим hим fст)^2 |
| − | Fст | + | Fст=1.1Сумах (Dим^2 fст)^2, где fст=(0.6кол-0.73бк)Uакку Кv/60 для электропривода ! |
например для семилопастной крыльчатки от компьютерного кулера----- Fст=1.1х1.8((0.075м)^2 х 280Гц)^2=4.8Н=480 грамм силы! | например для семилопастной крыльчатки от компьютерного кулера----- Fст=1.1х1.8((0.075м)^2 х 280Гц)^2=4.8Н=480 грамм силы! | ||
| Строка 63: | Строка 66: | ||
например 0.6А+4.8Н х 0.075мм х 24Гц/В x(1.8)^0.5=0.6А+11.6А=12.2А!----Uakky=Pпот/Iст=195вт/12.2А=16В | например 0.6А+4.8Н х 0.075мм х 24Гц/В x(1.8)^0.5=0.6А+11.6А=12.2А!----Uakky=Pпот/Iст=195вт/12.2А=16В | ||
| − | + | [https://www.youtube.com/watch?v=DKI_R7GrKDA] | |
| + | |||
| + | Сама крутотень---[https://www.youtube.com/watch?v=Tf3QtbmJJ5g] | ||
| + | реактивная летучая мышь---[https://www.youtube.com/watch?v=fAoqZ_qBTyw] | ||
[[Файл:имп-лк.jpg]] | [[Файл:имп-лк.jpg]] | ||
[[Файл:фотомиг.jpg]] | [[Файл:фотомиг.jpg]] | ||
Текущая версия на 16:32, 9 января 2025
статья-----автор Книжников ВВ
История создания импеллера началась в 1930-40 е годы, как попытка создания аэродинамического осевого компрессора для первых турбореактивных двигателей !
Уже на заре авиации конструкторы столкнулись с интересной проблемой ---это эффективность заполнения площади сечения ометаемого круга открытого винта (пропеллер) рабочим телом (воздух),который будет взаимодействовать с лопастями на приращение импульса!!! То есть при квадратном двухлопастном винте Hо/Dв=1 всего 1/2 площади "волшебного круга" работает на создание ускорения потока и значит тяги, остальная половина пролетает мимо (срыв потока)---соотношение суммарной площади проекции лопастей к ометаемой называется коэф.перекрытия Kпер=nSлоп/Sомет и напрямую влияет на долю заполнения!!!
Тогда было принято интересное решение ---уменьшить диаметр винта в два раза заполнив перекрытием маленького круга большим кол-вом широких лопастей (6-8 штук) с тем же шагом---получился многолопастный винт с относительным шагом Hо/Dим=2, но чтобы на режиме стопа воздух не разбрасывало в стороны заключили в удерживающий поток плоский контур вокруг лопастей---винт в кольце!!!
Зная что открытый винт на стопе формирует воронку с площадью входного сечения(губа) в два раза больше выходного(горловина),которые находятся на расстоянии радиуса от винта спереди и радиусу сзади, ученые догадались крыльчатку заключить в воронко образный усечённый конус с входным диффузором и выходным соплом по правилу неразрывности потока, поставив после крыльчатки спрямляющие закрученный поток неподвижные лопатки ---они же конструктивно поддерживают конус относительно винта с минимальным зазором !!!
Для улучшения КПД крыльчатки стали применять выпукловогнутый профиль лопастей ---так получился современный высокоэффективный импеллер (вентилятор) или одноступенчатый осевой компрессор!
Для большой авиации КПДимп=80%----для модельных импеллеров КПДимп=(40микро--45мини--50миди)%!!!------[1]
По закону Ломоносова о сохранении массы----массовый расход воздуха неизменен от входа усеченного конуса до выхода,а скорость потока линейна возрастает с уменьшением площади текущего сечения и тогда скорость входная на диффузоре в два раза меньше скорости на выходе среза сопла!
dm/dt=constanta=pо Sвх Vдиф=pо Sимп Vимп=pо Sвых Vсоп, где Vимп=(Vпол+Vсоп)/2
общее уравнение текущей реактивного тяги для импеллера это произведение приращения скорости потока на массовый расход -----------
F=delta V(dm/dt)=(Vсоп-Vпол)pо Sимп(Vсоп+Vпол)/2=0.5pо Sимп(Vсоп^2-Vпол^2)---
Fпол=0.5pо 0.66Dим^2 Vсоп^2 (1-Куп^2), где Куп=Vпол/Vсоп=h/Hо
выходная скорость потока на стопе Vсоп=Ксуж Vимп=(Dимп/Dсоп)^2 Vимп=1.41Vимп при Vпол=0-----
тяга импеллера на стопе это реактивная составляющая плюс (10--40)% от статики между атмосферным давлением и пониженным в диффузоре---- Fст=(1.1--1.4)pо Sимп Vимп^2=(0.9--1.1)(Dимп Vимп)^2,
кинетическая мощность потока на стопе--- Рст=pо Sимп Vимп^3=0.5pо Sсоп Vсоп^3=0.5(dm/dt)Vпот^2
приращенная мощность потока в полёте----Римп=Рсоп-Рдиф=pо Sдиф Vдиф(Vсоп^2-Vпол^2)/2=pо Sдиф Vпол^3-----оптимально для авиамоделей при Sдиф/Sсоп=2
полный кпд в полёте КПДвнеш=100% Vпол/0.5(Vпол+Vпот)=----формула предложена Черноглазовым Сергеем
для реального импеллера на стопе КПДимп=100% 2Vдиф/(Vдиф+Vсоп)=100% КПДво/(0.5+0.5Но/h)
Расчёт тяги и мощности э-импеллеров
то видно очень важное свойство удержание высокой эффективности на стопе для скоростных винтов с Кв=Н/D больше единицы типа импеллеров, то это применение много-лопастности (пять и более штук)!
для "золотого" импеллера с Кгуб=1.41, Кв=1.62 ------ ГТимп=0.3 Кгуб D Н Sл Cyл n^0.67 =0.7 D^2 Су Sл n^0.67
Для большинства импеллеров с относительным шагом 1.5-2, где поступь примерно равна произведению диаметра крыльчатки на корень квадратный из Сул----hим=D(Сумах)^0.5, есть простой расчёт силы тяги (ньютон) на уровне моря равной при КПДво=0.8-----Fст=0.78Кгуб КПДво ро(Dим Vимп)^2=0.78х1.41х0.8х1.25кг/м3(Dим Vимп)^2 =1.1(Dим hим fст)^2
Fст=1.1Сумах (Dим^2 fст)^2, где fст=(0.6кол-0.73бк)Uакку Кv/60 для электропривода !
например для семилопастной крыльчатки от компьютерного кулера----- Fст=1.1х1.8((0.075м)^2 х 280Гц)^2=4.8Н=480 грамм силы!
потребляемая электрическая мощность (ватт) с учётом КПДвмг------Рэл=Рпотока/КПДвмг=Fст Vим/КПДим КПДэд=1.44 Fст Dим fст (Сумах)^0.5
например 1.44 х 4.8Н х 0.075м х 280Гц х (1.8)^0.5=195 вт!----удельная тяга 480г/195вт=2.45г/вт!!!
для электропривода в импеллерах справедлива эмпирика---сила тока эд наведенная тягой при полном газу это произведение силы тяги в ньютонах на диаметр крыльчатки в метрах, на кв мотора в герцах на вольт и на корень из Су -------
Iст=Iхх + Fст Dим Kхх (Сумах)^0.5
например 0.6А+4.8Н х 0.075мм х 24Гц/В x(1.8)^0.5=0.6А+11.6А=12.2А!----Uakky=Pпот/Iст=195вт/12.2А=16В
Сама крутотень---[3] реактивная летучая мышь---[4]
