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推進力と推力

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機械設計における流体の推進システムと相対的力機械システムと流体間に適用する必要がありますいつでも利用されています。すべての空気と水のクラフトは、推進力や推力を加速するために必要な周囲の液体を介してステアリングを提供する流体の推進システムを採用しています。しかしその使用は車に制限ではありません。空調機器など固定のシステムはまた、推進システムを使用してください。しかし、これらのケースで彼らは流体の循環をドライブします。このビデオは、開く操作流体推進システム、プロペラやファンを含むカテゴリによって推力を生成する方法を示しています。効率を推定し、実験室で測定することができますどのように推力し、推力を実演します。

飛行機プロペラなど船の小道具の開く操作流体推進システムからの推力は、周囲の流体を高速度に加速によって生成されます。これらのシステムは大規模な上流域から流体の描画し、狭いジェット機の排気下流に。うちの流れ地域約プロペラ面の面積と同じです。コントロール ボリュームのアプローチを取ることによって推力を生成する方法を見てみましょう。取水場から外に伸びる、プロペラのまわりの流線に沿ってコントロール ボリュームを構築することによって開始地域を流れます。摂取量でコントロール ・ ボリュームに質量流量は上流の流体密度、取水場、上流の流体の速度の製品です。同様に、排気のコントロール ・ ボリュームから質量流量は下流の流体密度、流出領域、および下流の流体の速度の製品です。定義では、ストリーム ラインの境界を越えての質量流量が発生しません。定常運転時制御空間に大質量が一定に保たする必要があります。その後、質量保存の法則で大量流出領域を介して終了率は大量取水場から入る率を等しくなければなりません。今摂取量と流出の密度はほぼ同じなので、流出速度は区域を流出する摂取量の比によってスケーリング摂取速度と等しくなります。取水場は流出領域よりもはるかに大きいため、流出速度は摂取速度よりも高くなります。同様に、運動量保存の必要勢いの流量のうち、コントロール ・ ボリュームに任意の違いがプロペラの推力に力として現れることになります。質量流量とアウト バランス流出速度は摂取速度よりもはるかに高いので、摂取速度用語からの寄与は無視できます。この結果で質量流量率用語を展開には、推力は流出領域と速度でよく近似しているが表示されます。任意の推進システムの電源は、推力を生成する外部ソースによって提供されます。ギリシャ文字 eta でここに示されるシステムの推進効率は、入力電源に発生する推力の比として定義されます。たとえば、モデル航空機プロペラと PC のファンは、電気モーターによって駆動されます。推力は知られている場合は、入力電力で割った推力効率が生成されます。次のセクションでは推力と推力静的テスト スタンドを使用していくつかの小さな推進システムの効率を測定します。流出速度に基づく推定値に計測された推力を比較します。

テキストで説明するように、テスト スタンドを組み立てるし、作業台に設定。スタンドは、ジョイントでピボットでサポートされている剛体"L"セクションがあります。短い水平アームの先端の下で精密スケールの位置。短腕上デジタル スケールからトルクは長い腕の推力によって生成された任意のトルクのバランスをとる。長さの違いより正確な測定値を生成するための尺度で測定力を増幅させます。組み立てテスト スタンド、縦に長い腕に最小のプロペラ マウントし、短腕と平行になるようにプロペラ軸を配置します。測定し、支柱径とハブ径を記録します。今度は測定し、両方のモーメント アームの長さを記録します。長い腕は、プロペラ軸にピボット軸から測定する必要があります。短腕は、スケールの接触点にピボット軸から測定する必要があります。可変 DC 電源にモーターを接続、電源を入れてチェック スケールで下向きの力があるように監督する必要がある気流の方向。、供給を切り、必要であれば電気的接続を反転させ、エアフローの方向を修正します。ときモーターはまだ風袋規模では完全に。電源をオンにし、モーター最大供給電圧を超えない最大ポイント 4 ボルト単位で、0 v から電圧を高めます。各ステップを安定化し、電圧、電流、平均スケール読書やスケールの範囲を記録するモーターの電圧待機で。熱風速計があり、低電圧および高電圧の流出空気速度を測定します。これは一桁の測定のみですので流出速度、位置、によって異なります注意してください。大きなモータや PC のファンのためには、このプロセスを繰り返します。測定が完了したら、データを分析する準備が整いました。

小型のプロペラで収集されたデータを見てください。各電源電圧のため、供給電流とスケールの測定値もあります。流出空気速度のいくつかの測定も必要です。電源電圧の値ごとに次の計算を実行します。スケールの読書から推力を計算します。スケールの力が重力のための加速時間読書です。推力はこの力のモーメントの比によって拡大と腕が以前測定しました。今は電圧と電流の製品では単にモーターに入力電源を計算します。次に推力と入力電力の比を取って、推力効率を計算します。流出速度を測定した場合は、推力を予測に使用できます。まず支柱とハブの部分の差でおおよそ流出領域を計算します。前に、から推力式を使用して推力を推定する測定の速度と結合この結果。最終的な結果の不確実性を決定するテキストで示すように、あなたの測定の不確実性を反映します。大きなプロペラおよびファンのこれらの計算を繰り返します。

すべての 3 つのデバイスの入力電源の機能として推力をプロットすることによって開始します。PC ファンは 3 つの最高の推力を生成して、はるかに高い最大入力電力。小型のプロペラが生み出す推力は任意の与えられた入力電源で大型のものよりも若干大ファンですが高い力での操作に対応。入力電源の機能として推力効率を比較します。大きなプロペラの推力効率かなり一定している残るが、他の 2 つのデバイスの能力を高めることで、熱効率が 。流出気流速度の測定を行った場合は、推力テスト スタンドから測定に基づく推圧の推定範囲を比較します。予測と測定の良い一致を見つける必要があります。しかし、流出速度のおおよその測定によるこの分析のみ解釈すべきで、質的です。

流体の推進システムは、さまざまな機械と自然に発生するシステム ユビキタス。移動は多くの水中生物の生存のために重要な自然な推進システムの大きい変化は結果として進化してきた。魚類、頭足類からジェット推進フィンし、アメーバの鞭毛はほんの一例です。これらのシステムの動作を学ぶは、これらの動物が住んでいるし、彼らの環境と対話する方法を理解するため重要です。風車、タービンは、このビデオで覆われているが、逆に適用と同じ原理で動作します。代わりに推力を生成する電源を使用して、これらのシステムは、空気から運動量とエネルギーを抽出します。風車の回転軸が電気を生成するジェネレーターに接続するさもないと機械的プロセスを駆動することができます。

推進力および推圧のゼウスの概要を見てきただけ。今、開く操作流体推進システムと推力を生成する基本的な原則を理解してください。また小規模静的推力テストを実行し、推進効率を決定する方法を学んだ。見ていただきありがとうございます。

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