¿Por qué el empuje del rotor disminuye con una holgura de punta más pequeña para el rotor cubierto?

Considere este sistema, rotor con cubierta:ingrese la descripción de la imagen aquí

A partir de esta investigación , vemos que: a las mismas rpm, el empuje del rotor disminuye, el empuje de la cubierta aumenta a medida que disminuye la holgura de la punta. Pero, ¿por qué el empuje del rotor disminuye con una holgura de punta más pequeña? Puedes ver que el autor dijo en la página 11:

"Tenga en cuenta que el aumento del flujo de entrada en el plano del rotor con holguras de punta más pequeñas provoca una pequeña reducción en el ángulo de ataque efectivo visto por la pala del rotor, lo que da como resultado una pequeña disminución en el empuje del rotor".

Entiendo que el flujo de entrada aumenta, lo que provocará una pequeña reducción en el ángulo de ataque efectivo visto por la pala del rotor. Pero la pregunta final: ¿por qué tenemos un mayor flujo de entrada con una holgura de punta más pequeña?

" pregunta final: ¿por qué hemos aumentado el flujo de entrada ": cuando leo el extracto y veo su diagrama, entiendo que si tiene una hoja más larga (como resultado de un espacio libre reducido con un diámetro de cubierta constante), el diámetro del disco del rotor aumenta, por lo tanto, la masa del flujo de aire (suponiendo que la velocidad angular se mantiene constante). ¿Me equivoco en mi lectura?
@mins en realidad, el diámetro de la hoja se mantiene constante y el diámetro de la cubierta cambia (el autor usó CFD y cambió fácilmente el diámetro de la cubierta)

Respuestas (1)

Esta es la razón por la que un motor a reacción necesita una cubierta alrededor de su núcleo: para reducir la pérdida de la punta de la pala . Cuando disminuye el espacio libre de la punta del ala, está frenando los vórtices de la punta del ala o el sangrado de la presión de la punta del ala y, al hacerlo, está haciendo que cada pala sea cada vez más efectiva para aproximarse a su ideal, es decir, distribución espacial de presión alta-baja de extensión infinita debajo y encima de ella. y esta diferencia de presión más ideal acelera mejor el flujo de aire, lo que da como resultado un mayor flujo de entrada, lo que reduce un poco el ángulo de ataque de cada pala, pero aumenta el empuje total producido. Piense en la cubierta como una gran placa final para todas y cada una de las palas. Piense en esta configuración como el ventilador en un turboventilador de alta relación de derivación: menos espacio libre en la punta del ventilador = más empuje.

EDITAR: no estoy seguro de que el autor lo haya entendido como lo hago yo en su artículo. Nunca lo explicó claramente en sus escritos. Además , ¿ por qué hay tanta sustentación distribuida en la punta del ala ? Nunca he visto a nadie diseñar una hélice con tanto momento de flexión. Está fabricando una hélice mucho más pesada de lo que realmente es porque la hélice podría ser menos rígida y más liviana y seguir proporcionando el mismo empuje. Si realmente desea un apoyo eficiente, coloque la mayor parte de la elevación cerca de la sección media y deje que la elevación disminuya cuando se acerque a la punta.

EDITAR: vea cómo funciona la cubierta en un compresor de motor a reacción de buena fe:cubierta del compresor

¿Podría explicar estos dos puntos en su respuesta? 1) "lo que reduce un poco el ángulo de ataque de cada aspa" 2) "Si realmente quieres un puntal eficiente, coloca la mayor parte de la sustentación cerca de la sección media y deja que la sustentación disminuya cuando se acerque a la punta".
@Hans 1) el ángulo de ataque de cada pala está determinado por la velocidad lineal de la pala y la velocidad del aire entrante cuando este último aumenta, el ángulo de ataque disminuye 2) Google la teoría de la línea de elevación.
1) Si lo entiendo correctamente, está diciendo que para obtener la misma cantidad de flujo de entrada a una mayor velocidad del aire entrante, la pala está diseñada para reducir su ángulo de ataque, en lugar de un diseño fijo, cuando la velocidad del aire aumenta el ángulo de ataque de la pala se adapta y aumenta. ¿Es correcto?
@Hans no, ninguna cuchilla está diseñada para ningún AoA fijo. Las palas son alas giratorias, y las alas naturalmente toleran un cierto rango de AoA antes de la separación y el estancamiento. ¿Cómo puede no cambiar el AoA cuando aumenta el flujo de entrada si las RPM se mantienen constantes? A menos que el aire esté comprimido, y eso es poco probable, ya que el aire se descomprime un poco antes que la hélice.
Está diciendo lo siguiente: el flujo de entrada aumenta la velocidad del aire hacia abajo a través de la pala mientras la velocidad del rotor se mantiene constante, la dirección neta del aire en relación con la pala se gira más hacia abajo en comparación con la velocidad del flujo de aire hacia abajo más baja, por lo tanto, el ángulo de ataque de la pala en relación con la dirección del flujo de aire neto disminuye. ¿Es correcto?
¿Por qué el empuje del rotor disminuye con una holgura de punta más pequeña para el rotor cubierto?
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