Minimiert das Umhüllen eines Propellers den induzierten Widerstand, indem die Abwindgeschwindigkeit entlang seiner Blätter ausgeglichen wird?

Grundsätzlich ja. Der Unterschied zwischen ummanteltem und nicht ummanteltem Propeller besteht darin, dass der ummantelte Propeller einen gleichmäßigen Schub über den Durchmesser erzeugen kann, während beim nicht ummantelten Propeller der Schub in der Nähe der Spitzen abnimmt.

Dadurch beschleunigt ein ummantelter Propeller mehr Luft als ein nicht ummantelter mit gleichem Durchmesser . Diese Luft muss daher auf eine niedrigere Geschwindigkeit beschleunigt werden und trägt daher weniger kinetische Energie ab, wodurch weniger induzierte Leistung benötigt wird¹.

Der Durchmesser kann jedoch variiert werden, sodass der Effizienzvergleich nicht so einfach ist. Wenn sich der Propeller relativ langsam dreht, ist es besser, ihn größer zu machen, ähnlich wie eine Vergrößerung der Flügelspannweite aerodynamisch besser ist als das Hinzufügen von Winglets.

Eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Spitzen erhöht jedoch den Parasitenwiderstand, insbesondere wenn es Überschall wird. Und da eine zunehmende Größe bei gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit die Umlaufgeschwindigkeit der Spitzen erhöht, hilft eine zunehmende Größe nur bis zu einem bestimmten Punkt. Das ist, wenn Leichentücher nützlich werden.

¹ Bei Propellern und Rotoren spricht man von induzierter Leistung und nicht von induziertem Luftwiderstand, da sie direkt mit der Motorleistung verrechnet wird. Es beschreibt auch die Physik besser, da es in beiden Fällen die Arbeit ist, die in der Luft durch die Reaktion auf den erzeugten Auftrieb/Schub verrichtet wird.

Ich nehme an, die Verwirrung kann auf verschiedene Quellen zurückzuführen sein, die unterschiedliche Definitionen des induzierten Widerstands verwenden. Wie meiner Erfahrung nach am häufigsten verwendet wird, ist induzierter Widerstand die Energie, die als nicht nützliche Arbeit bei der Erzeugung von Turbulenzen verschwendet wird, die direkt der Erzeugung von Auftrieb zuzuschreiben ist. Am auffälligsten im Flügelspitzenwirbel. Mit anderen Worten, Fließen in andere Richtungen als die ideale Richtung; Ein unendlich langer, völlig gleichförmiger Flügel hätte gemäß dem Fotozitat einen seitlichen Druckgradienten und somit weder eine seitliche Strömung noch den aus der seitlichen Strömung gebildeten Wirbel. (Es ist nicht der Wirbel, der den Widerstand verursacht, der Wirbel ist nur ein Symptom des lateralen Druckgradienten.)

Eine ausreichend breite, geschlossene Ummantelung, möglicherweise sogar an Propellerspitzen angebracht, stoppt diese Wirbel. Aufgrund der spiralförmigen Strömung des Propwash kann es jedoch nicht zu einem vollständigen seitlichen Fluss kommen. Die spiralförmige Strömung kann mit statischen Schaufeln reduziert werden, ähnlich denen, die in Axialströmungskompressoren von Gasturbinentriebwerken verwendet werden. Die Ummantelung erhöht zwar den zusätzlichen parasitären und Formwiderstand, reduziert jedoch definitiv den induzierten Widerstand.

Die erste Zeichnung in der Frage mit der unverkleideten Requisite hat die falsche Perspektive oder Achse, sodass sich der Wirbel in der falschen räumlichen Ebene befindet. In der zweiten Zeichnung fließt der Wirbel durch eine feste Wand und die Stütze hat wieder die falsche Achse. Die dritte Zeichnung ist kein Wirbel, sondern der Massenstrom, der bei einem stationären Lüfter in einem geschlossenen Raum auftritt (und die Stütze hat die falsche Drehachse).

Nein, die Wirbel werden im Spitzenspiel eingeschlossen .

Was ist, wenn es in Ihrem Setup überhaupt kein „Außen“ gibt? Stellen Sie sich ein theoretisches Szenario vor, in dem der gesamte Raum außerhalb des Kanals fest ist$\infty$. Wo sind die Wirbel jetzt? Sie könnten nur innerhalb des Spitzenspiels sein.

Ich habe gerade festgestellt, dass dieses Papier aus einer anderen Frage die perfekte Antwort auf diese Frage ist.

Und Ihre Annahme, dass das Leichentuch irgendwie die Downwash-Uniform macht, ist auch falsch. Beachten Sie, dass die Zeichnung in der Beschreibung des Problems oder in diesem Dokument zwar für einen zweiflügeligen ummantelten Lüfter gilt, aber selbst ein Lüfter mit einem sehr hohen Solidity-Faktor, z. B. 0,8 bis 0,9, wie er in Turbofans mit hohem Bypass-Verhältnis verwendet wird, nicht ausgleicht Lüfternachlauf, und dieser Ausgleich erfolgt nur aufgrund von Scherreibung zwischen den unendlich kleinen Lufttaschen selbst.

Habe diesen CFD eines Turbofan-Fans gefunden.