Изчисление на подемна сила?

H

htopalov

Новодошъл
Здравейте,
видях форума случайно и тъй като си блъскам главата с въпроса от заглавието реших да се регистрирам и пиша.Въпросът ми има общо с аеродинамика, но няма нищо общо със самолети или каквито и да били летящи обекти.Проблема е че няма и кой да питам и затова пиша.Както и да е...прочетох темата за начинаещи рц любители и обясненията за действащите сили върху летящи обекти.Донякъде съм наясно за тези неща, но само базово от обща култура.Така....сглобявам си нещо като ветрогенератор...то реално си е такова, но е малък и исках да си сметна подемната и съпротивителната сила на перката му. Доколкото съм чел и виждал, формулите за определянето им са абсолютно същите като за самолетите и техните крила.Лошото е че не знам някои от компонентите във формулата.За да намеря подемната сила трябва да имам коефициента на подем ако така се нарича (Cl), а аз го нямам и не знам как да го определя оттам не мога да определя и подемната сила.Знам че ъгъла на атака ми е 28 градуса.Та това ме интересуваше....как да намеря този коефициент.Ясно ми е че не е точно същото тъй като има и други подробности, но специално определянето на подемната и съпротивителната сила на едно от перата на перката(реално е крило) е по същите правила.Качих и снимки,за да се вижда за кое става въпрос.
 

Attachments

  • 20160209_175242.jpg
    20160209_175242.jpg
    319.7 KB · Прегледи: 22
  • 20160209_175306.jpg
    20160209_175306.jpg
    264.9 KB · Прегледи: 21
Здравей и добре дошъл във форума!

Въпросът е интересен и си признавам, че не съм мислил как се решава подобна задача. Не съм убеден, че подходът при изчислението на въздушен винт е същият като на самолетното крило, но вероятно е подобен. Ще се радвам темата да се развие.

Конкретно на въпроса ти за Cl/Cd.

Така и не довърших темата за основите на аеродинамиката и там наистина не е застъпен въпросът за същността на Cl. Общо взето Коефициентът на подемната сила Cl и Коефициентът на челното съпротивление Cd зависят от профила на крилото, ъгъла на атака, източеността (аспекта) на крилото и Рейнолдсовото число Re за конкретните условия на работа на винта. За изчисляването на коефициентите трябва да вземем стойността им за конкретните ъгъл на атака и Re от графиката на съответния профил, коригирани с коефициент от източеността на крилото.


Данни за профила могат да се намерят в интернет, например в този сайт.

Проблемът е, че трудно се намират данни за съвременни профили и по специално за ниски стойности на Re, в условията на което ще работи винтът на ветрогенератора. Но е възможно да ги има в сайтове спецализирани по темата за ветрогенераторите. Не съм търсил.

Коригирането на коефициентите в зависимост от източеността става или "на око" от графиките от темата за аеродонамиката, или с формула която ще се опитам да дам по-късно.

Така или иначе, тези формули дават достатъчни за практиката, но все пак приблизителни резултати. Не напразно авиопроизводителите имат аеродинамични тунели за изпитване, а не разчитат само на математиката.:cool:

Като вземем предвид, че въздушните винтове обикновенно имат различен ъгъл на атака, различно Re и профил по дължината на лопатата, задачата става доста интересна.:D
 
Последна промяна:
Аз намерих производителя http://www.elco-motors.co.uk/ Сега ще им пратя един имейл да питам за данните ако искат да ми ги кажат...а иначе това мое нещо няма да работи наниска скорост от 30км/ч нагоре до 150-160км/ч
 
Здравейте отново,
Учудващо за мен ми отговориха, но за жалост нямат тези данни...както и да е.Позамислих се малко и ми дойде една идея, но не съм сигурен колко е вярна.Ето тук http://www.engineeringtoolbox.com/wind-load-d_1775.html видях конвертиране на скоростта на въздушен поток в сила, действаща на повърхност.Тъй като имам работната скорост и ъгъла на атака който е константа мога да сметна да кажем за 10м/с или 60 N/m^2 каква част от нея се пада на съпротивлението и каква на подемната сила или с други думи са разложа на 2-те сили за работната повърхнина.А той така или иначе целия въздушен поток е един вид разпределен товар, действащ върху повърхнината.Не знам на мен ли ми се струва вярно или наистина е така. :crazy:
 
в"...нямат тези данни...." :D:D:D Възможно е. Това са просто огънати ламаринки. :crazy:

В подхода който си измислил има "хляб". Ако предположим , че въздушния винт представлява обърнато на обратно самолетно витло - с плоско-изпъкнал профил, поставено перпендикулярно на вятъра, силата която вятъра ще приложи на лопатата е:

F = A*P*Cd

A - еквивалентната площ на лопатата проектирана върху равнината, перпендикулярна на вятъра. Това е площта на лопатата умножена по cos(alfa), alfa e ъгъла на поставяне на лопатата (грешно наричан ъгъл на атака ) .
Р - налягането/напора на въздуха (от сайта по-горе или по формулата за смятане на налягането)
Cd - за плоска пластина е 2 ( дъното на плоско-изпъкнал профил е пластина)

Разликата между тази сила и изчислената сила за пълната площ на лопатата, мисля, дава резултантната сила която ще върти витлото.

Тук вече трябва да видим ефективния ъгъл на атака който се получава за профила при зададената скорост/обороти на въртене. След това от Cd и Cl на профила получаваме корекцията на гореизчислената въртяща сила от вятъра. Челното съпротивление ще я намалява, а подемната сила ще я увеличава. И вече леко започва да ме боли главата o_O.
И всичко това важи за дадена скорост на вяръра и дадени обороти за винта. Тук въобще не мислим за загубите от триене на остта и от товара на винта. Излиза, че в много случай е доста по просто да се подходи емпирично - да направим измерване. :D

Без картинки трудно се обяснява и сигурно не ми се разбира, но до тук сметките са прости. Пак да кажа, че това са свободни съчинения. Методиките за изчисление отдавна са измислени при този бум на "зелената" енергия. Но, нали тук сме "моделисти" - правим го за забавление.

ПП
моделисти е в кавички за да не засегнем мебелистите.....
 
Последна промяна:
[QUOTE=".......
Разликата между тази сила и изчислената сила за пълната площ на лопатата, мисля, дава резултантната сила която ще върти витлото.
......
[/QUOTE]

Не! Това няма как да е вярно. Излиза, че максималния въртящ момент ще е при алфа 90 градуса. Идеи?
 
Това което съм дал е интензивност или налягане върху повърхнина перпендикулярна на въздушния поток...ако знаем площа оттам можем да намерим силата и като я умножим по cos от градусо на завъртане на витлата около остта им 28 при мен ни излиза едната сила, синуса дава другата или просто намираме едната и я вадим от общата, за да намерим другата.Не знам при 90 градуса какво е (би трябвало директно да се смята без синус и косинус тъй като потока действа по нормалата)но тази методика се използва в простата механика или съпромат при простите греди за намиране на реакции на опори например.Вярно че това е флуид, но логиката е почти същата само трябва да седна и да ги сметна.
 
Проблемът е, че при 90 градуса ъгъл на поставяне, еквивалентната площ ще е нула и няма как да имаме приложена сила, от там въртящ момент. Освен това коефициентът на челно съпротивление е 2 за безкрайно дълги плоски пластини. За къси е по-малък, а и коефициентът зависи от ъгъла на атака.

Заради Бернули ефекта, няма как да минем само с обикновенна механика. По скоро си мисля, че подхода трябва да е като при изчислението на крило в надкритични ъгли на атака. Крилата обикновенно работят при подкритични ъгли и данни има предимно за малки ъгли. Все пак намерих една графика на плоска пластина до ъглъл на атака 90. В твоя случай графиката е интересна при ъгли 70-75 градуса:
hoernr01.gif
 
You must log in or register to reply here.
Back
Нагоре