Wie viel Schub wird gewonnen, wenn ein Propeller in einem Kanal platziert wird?

Relativ zu MAV, im Gegensatz zu großen Rotoren:

Im Vergleich zum offenen Ausgangsrotor zeigten die ummantelten Rotoren Schubsteigerungen um bis zu 94 % bei gleichem Stromverbrauch oder Leistungsreduzierungen um bis zu 62 % bei gleichem Schub.

Bei Rotorkollektiven über 10° zeigten alle Modelle mit ummanteltem Rotor Leistungsverbesserungen gegenüber dem isolierten ('offenen') Rotor – d. h. höhere Schubkräfte und geringere Leistungsanforderungen. Bei gleicher Leistungsaufnahme wurden Schubsteigerungen über den offenen Rotor um bis zu 94 % beobachtet, oder umgekehrt bis zu 49 % Leistungsminderungen bei gleichem Schub, für den Zustand, in dem der offene und der ummantelte Rotor erforderlich sind die gleiche Spitzengeschwindigkeit. Werden stattdessen gleiche Rotorscheibenflächen gefordert, erhöht sich der Schub bei gleicher Leistung um bis zu 90 %.

Die Auswirkungen der Änderung eines beliebigen der vier Parameter (Spitze, Rlip, d, Ld) auf die Leistung der ummantelten Rotoren wurden deutlicher, als die anderen drei Parameter geändert wurden, um die Leistung zu verschlechtern. Es ist daher nicht möglich, kategorisch zu sagen, dass ein bestimmter Parameter einen größeren Einfluss auf die Leistung hat als andere, da das Ausmaß des Einflusses eines Parameters von den Werten der anderen Parameter abhängt. Die Ausnahme hiervon scheint der Lippenradius zu sein, dessen Änderungen fast die gleiche Wirkung hatten, unabhängig von den Werten der anderen Parameter. Somit scheint es im Allgemeinen, dass das Ändern des Wertes irgendeines Ummantelungsparameters, um die Leistung zu verbessern, zu einer geringeren Empfindlichkeit der Leistung gegenüber Änderungen in irgendeinem der anderen Parameter führt; ähnlich,

Auszug aus: HOVER AND WIND-TUNNEL TESTING OF SHROUDED ROTORS FOR IMPROVED MICRO AIR VEHICLE DESIGN Jason L. Pereira Doktor der Philosophie, 2008 Dissertation unter der Leitung von: Professor Inderjit Chopra Department of Aerospace Engineering University of Maryland College Park

Rotorparameter wie Spitzenspalte, Neigung und relativer Wind, Kollektiv- und Motoreigenschaften werden die Rotordrehzahl beeinflussen und werden indirekt in Pereiras Dissertation angesprochen. Auch hier gibt es sehr breite Annahmen in der OP-Frage, aber Pereira begründet verallgemeinerte Effizienzverbesserungen für bestimmte Konfigurationen.

Dieser "beliebige Requisit"-Teil ist der Killer. Die meisten Menschen bekommen weniger Schub, wenn sie das versuchen:

Meine Experimente deuten darauf hin, dass nur eine Verbesserung von maximal 20 % möglich ist:

Es sollte sich bei gleicher Leistung langsamer drehen (weil mehr Propeller Auftrieb erzeugen, anstatt an den Spitzen im Wirbel zu stecken).

Der "gut gestaltete" Teil Ihrer Frage ist ebenfalls nicht trivial - so etwas gibt es nicht, wenn Sie möchten, dass die Stütze über eine Reihe von Fluggeschwindigkeiten optimal funktioniert - der Kanal muss für eine bestimmte Betriebsbedingung ausgelegt sein, damit er immer funktioniert Dinge schlimmer bei "Aus-Bedingungen" - was normalerweise schlimmer ist als die Stütze ohne Kanal.

Der gesamte Zweck des Kanals besteht darin, Spitzenwirbel zu reduzieren, und der gesamte Zweck des Spitzenbereichs "irgendeines Propellers" besteht ebenfalls darin, Wirbel zu reduzieren, sodass die gleichzeitige Verwendung von beiden nicht richtig funktioniert, wenn überhaupt (siehe Video oben). - im wirklichen Leben funktioniert es NICHT). Die Spitzen eines Kanalventilators müssen eine völlig andere Form haben als die Spitzen von "irgendeinem Propeller".

Ich bezweifle die Genauigkeit des erwähnten Artikels: Er zeigt, dass ein reduzierter Diffusorwinkel den Schub verbessert (S. 51 - versäumt es jedoch, Bernoulli dafür in Betracht zu ziehen, und hat noch nie Winkel von weniger als 0 Grad ausprobiert), und seine Ergebnisse und Diagramme sind fast alle basierend auf großen Diffusorwinkeln, was das Gegenteil von Bernoulli, gesundem Menschenverstand und moderner Praxis ist.

Nach meiner relativ großen Erfahrung auf diesem Gebiet sind fast alle CFD-Modelle und Vorhersagen falsch (Papiere werden normalerweise von Studenten geschrieben, von denen keiner moderne ML-Techniken versteht, insbesondere das „Zeitreise-Rätsel“ in Bezug auf die CFD-Validierung). Um es kurz zu machen – sie erkennen nicht, dass sie ihre Mathematik „trainieren“, um sie mit den Beobachtungen [fast immer mit schlechten Experimenten und immer mit einer winzigen Stichprobe] zu vergleichen, anstatt mit dem, was die Mathematik sein soll – eine Vorhersage, für mehr als nur die beobachtete Stichprobe. Unterm Strich – wenn es nicht etwas Reales ist, das gemessen wurde, können Sie den Zahlen nicht vertrauen.