¿Estoy estimando correctamente el empuje de un ventilador canalizado?

Estoy preguntando si estoy haciendo esto correctamente. Calculé el empuje de una aeronave modelo con ventilador de conductos que descuida los cambios de presión en el conducto de la siguiente manera:

F = Q * ρ * (V_{e} - V_{0})

$F = Q * \rho * (V_e - V_0)$

= Q * r h o * (Q / A_{e} - Q / A_{0})

$= Q * rho * (Q/A_e - Q/A_0)$

= 131 [c u . f t . / s e c] * 0.00237 [s l u g / c u . f t] * (131 / 0.74 - 131 / 0.92)

$= 131 [cu. ft. / sec] * 0.00237 [slug/cu. ft] * (131/0.74 -131/0.92)$

= 0.31 * (177.03 - 142.4)

$= 0.31 * (177.03 - 142.4)$

= 0.31 * 34.6

$= 0.31 * 34.6$

= 10.7 l b f

$= 10.7 lbf$

dónde

F = empuje,
Q = caudal de aire en volumen = 131 [cu. pies / seg],
$\rho$ = densidad del aire = 0.00237 [slug / cu. pie],
$A_0$ = un área de entrada circular = 0.92 [sq. pie],
$A_e$ = un área de salida = 0.0.74 [sq. pie].

Eso me parece un valor muy alto para el empuje. ¿Me estoy perdiendo de algo?

fluid-mechanics modeling thrust

— David Walden
fuente

¡Bienvenidos! El sitio puede admitir el formato Latex, lo inicié para usted, sugiero que esté listo (es muy útil en el sentido de los votos positivos).

— Peter

Hola, ¿por qué crees que es demasiado alto? ¿Estás seguro del caudal? Aparte de eso, la ecuación y los supuestos parecen estar bien. Sin embargo, tenga en cuenta que está asumiendo incompresibilidad, por lo que ya hay algún error aquí.

— rul30

@ rul30 Solo mi intuición, supongo. Hay mucho en $ take para tenerlo justo antes de construir un modelo. Sí, el caudal se basa en la velocidad de rotación del rotor, el paso de la pala y el diámetro de entrada. No estoy asumiendo incompresibilidad, lo estoy asegurando limitando las velocidades a 0.3 mach o menos (atmósfera estándar, nivel del mar). A una Q de 131 [cu. ft / sec] y un área de salida de 0.65 [sq. ft] que funciona a una velocidad de salida de aproximadamente 202 [ft. / seg]. y las velocidades de la punta también están limitadas a 0.3 mach o menos para asegurar la evitación de la compresibilidad. Gracias por tu pregunta

— David Walden

Supongo que la compresibilidad no será un problema importante (Mach 0.3 es solo un número arbitrario que ya tiene un error del 5%). Si lo entiendo correctamente, no midió el caudal, sino que lo calculó. ¿Podrías editar tu pregunta y mostrar este cálculo también? De lo contrario, la respuesta a su pregunta será muy breve: sí.

— rul30

Estás en lo correcto. No he medido el caudal ni lo haré. Cuando construya un modelo, entonces mediré el empuje, no el caudal. Además de editar el área de salida y la estimación de empuje para corregir un error en la publicación original, prefiero no mostrar los cálculos, ya que luego estaría revelando secretos comerciales. No me importan las respuestas cortas. Gracias

— David Walden