Totale luchtverplaatsing straalmotor berekenen

Anightmare

Hallo,

Graag zou ik uit willen rekenen hoeveel lucht een straalmotor, in een open ruimte (buiten op de grond), verplaatst. De uitlaatgassnelheid en de grote van de uitstroomopening (jet pipe) zijn bekend. Echter wordt er meer lucht verplaatst dan alleen de uitlaatgassen. De (stilstaande) omgevingslucht wordt ook in beweging gezet. Na verloop van tijd wordt er steeds meer omgevingslucht meegezogen. Een aanname die ik heb gedaan is dat bij het afnemen van de luchtsnelheid het verplaatste volume toeneemt. Klopt dit? Daarnaast heb ik het temperatuurverschil tussen de omgevingslucht en de uitlaatgassen even buiten beschouwing gelaten maar volgens mij heeft dit wel invloed op de hoeveelheid lucht die er verplaatst wordt.

Voor de berekening ben ik uitgegaan van een eindluchtsnelheid van 2 [m/s]. Om zo na te gaan hoeveel lucht er verplaatst wordt wanneer de luchtsnelheid is afgenomen naar 2 [m/s].

Zelf kon ik hierop komen:

Afbeelding

Kan iemand mij vertellen of ik zo op de goede weg zit en hoe ik de uitlaatgastemperatuur (600 [°C]) hierin mee kan nemen?

Alvast bedankt!

Pinokkio

Je vermenigvuldigt debiet in m³/s met snelheid in m/s en krijgt dan "iets" in m⁴/s ? Lijkt je dat geen onzin?

Bovendien: een straalmotor van een passagiersvliegtuig heeft een enorme bypass ratio van soms wel 10. Dat betekent in dat geval dat er maar liefst 10 keer zoveel lucht van de enorme fan langs de motor stroomt dan er doorheen stroomt. Een straalmotor van een straaljager (bijv. F-16) heeft een veel lagere bypass ratio, maar toch groter dan 1.

Om eraan te rekenen hoeveel omgevingslucht door de bypass lucht en de hete uitlaatgassen van een specifiek type straalmotor in beweging gezet (meegesleurd) wordt zou je speciale CFD software moeten gebruiken.

Maar waarom zou je? Wat is de zin van dit alles?

Anightmare

De eenheid m⁴/s is inderdaad een rare eenheid alleen naar mijn idee gaat het evenwicht tussen de begin situatie en de eindsituatie.

De motoren die je benoemt zijn beide "turbofan" motoren. De motor die wij gebruiken is een "turbojet" motor. Waardoor je niet te maken hebt met een bypass ratio.

Ik heb al geprobeerd om met behulp van CFD software na te gaan hoeveel omgevingslucht er wordt verplaatst. Maar vanwege de hoge luchtsnelheid en de grote ruimte waarin de simulatie moet worden uitgevoerd, kost dit veel rekencapaciteit en tijd. Daarnaast ontbreekt mij de kennis om dit soort simulaties goed uit te voeren.

Wat de het uiteindelijke doel is kan ik helaas niet zeggen. Het enige wat ik kan zeggen is dat we een grote hoeveelheid lucht in beweging willen zetten.

Pinokkio

De eenheid m⁴/s is inderdaad een rare eenheid alleen naar mijn idee gaat het evenwicht tussen de begin situatie en de eindsituatie.

Bovendien is het zo dat als je debiet in m³/s vermenigvuldigt met snelheid in m/s krijg je niet "iets" in m⁴/s maar "iets" in m⁴/s²
Het heeft beiden geen fysische betekenis.

Lucht verplaatsen met een turbojet is inefficient omdat er dan een enorme hoeveelheid energie gestoken wordt in een relatief klein luchtdebiet die door een klein oppervlak stroomt.
Een turbofan zou een vele malen efficiëntere luchtverplaatser zijn voor hetzelfde brandstofverbruik.
Een grote batterij simpele ventilatoren naast en boven elkaar is waarschijnlijk nog veel efficiënter (meer lucht voor minder energie) voor dit doel.

Als het zelfs niet lukt om het met CFD software te berekenen dan zou het toch ook duidelijk moeten zijn dat het zeker niet mogelijk is met jouw onbenullig simpele (en bovendien onzinnige) berekeningsmethode. Je zult toch echt met CFD verder moeten, zelfs al moet je je dan eerst bekwamen in de theorie, methodiek en software.

Anightmare

Er zit inderdaad een schrijffoutje in de eenheid. Ik weet dat het geen fysische grootheid is maar zoals ik eerder al aangaf dacht ik dat het ging om het evenwicht tussen begin en eindsituatie.

In onze situatie is de turbojet efficiënter dan een turbofan omdat de uitlaatgassnelheid hoger is van een turbojet. Hierdoor is deze veel penetranter dan een turbofan en wordt er een grotere worplengte gecreëerd. Een batterij met ventilatoren is inderdaad efficiënter maar is vele male minder compact dan een turbinemotor. Wat in onze situatie van belang is.

Als ik had verwacht dat mijn berekeningsmethode goed zou zijn had ik waarschijnlijk deze vraag niet gesteld. Daarnaast snap ik als geen ander dat het voor deze situatie beter is om het met behulp van CFD software te berekenen.

Maar ook al had ik met behulp van CFD software de airflow kunnen berekenen dan moet er toch een methode zijn om na te kunnen gaan of de uitkomst ongeveer klopt?

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Totale luchtverplaatsing straalmotor berekenen

Totale luchtverplaatsing straalmotor berekenen

Re: Totale luchtverplaatsing straalmotor berekenen

Re: Totale luchtverplaatsing straalmotor berekenen

Re: Totale luchtverplaatsing straalmotor berekenen

Re: Totale luchtverplaatsing straalmotor berekenen