Ventola Intubata vs. Elica Tradizionale

[staudacher300]

Originalmente inviato da terminator7

[/color]


Cosa vuoi insinuare?
Visto che al nostro campo volo si lancia il pushy con elica da 6 pollici a mano?

Io comunque dico la mia.
Sul funjet e' piu' veloce l'elica da 4,7x4,7 con 700 watt che non la wemotec da 70mm con 1000 watt.

che tutto sommato é pur sempre ( parlando grossolanamente) un' elica pentapala di 2.76 pollici.


Ovviamente é solo per fare un confronto grossolano, ma se si pensa alle dimensioni diventa chiaro che le ventole, per come son piccole, troppo rendono, merito ovviamente del condotto che mitiga il vortice d'estremità..
.... ovviamente senza far miracoli.

[staudacher300]

Originalmente inviato da luca.masali

SANI DI MENTE?

Ah, marrano, ammetti dunque che ci sono ancora dei sani di mente!

E tu cosa ci stai a fare? Perché ancora non li hai bannati?

Perché, secondo te uno che ruba l'astuccio dei pastelli alla figlia per farci un condotto é una persona normale? non parliamo poi del condotto fatto con l'anima del rotolo della carta igienica.

[staudacher300]

azz, le scarpe da ginnastica del maschietto c'hanno lo strobe.


Tanto prima o poi gli andranno piccole.

[mauro.ofx]

Direi che a parità di watt consumati le eliche hanno una resa maggiore!
Si sceglie la ventola per estetica, è più da riproduzione...

Personalmente ho provato 2 T-zagi, uno con ventola WeMotec e motore 4W, l'altro on elica 4.7x4.7 e motore 4W. Entrambi 3 celle 1320 TP!
Come consumi eravamo molto vicini.
Non occorrono misurazioni precise si vede lontano che il modello a elica fila di più!!!

[fox24mdm]

Originalmente inviato da antonov

Come suggerito da fox24mdm mi sono letto questo breve documento di wikipedia:

Ducted fan - Wikipedia, the free encyclopedia

Premetto che io sono uno che prende tutto quello scritto su wiki con le pinze perché si trovano un sacco di cazza....bubbole....

In questo caso il documento uno straccio di dimostrazione (una formuletta almeno, una comparazione...) e comunque si parla di vantaggi dovuti al miglioramento del flusso a velocità elevatissime che implicano il raggiungimento di velocità transoniche delle normali eliche....

La cosa credo proprio che non tocchi minimamente il settore aeromodellistico.

Sono certo anche io che una turbofan da 77'000 libre di spinta non possa essere uguagliata da nessuna elica tradizionale...ma noi mica dobbiamo costruire un 777 fullsize giusto?

mi permetto di ricopiare l'intero intervento dell'altro post perchè forse ti erano sfuggiti i libri che ti ho linkato in cui trovi tutte le dimostrazioni i vincoli e l'applicabilità nei numeri di reynolds (che aimè comprende anche il settore aeromodellistico) ammeno che la fisica nei campi aeromodellistici non cambi...(cosa che molto spesso ho sentito asserire) eheh scherzo ovviamente.

Ducted fan - Wikipedia, the free encyclopedia

"

• By reducing propeller blade tip losses and directing its thrust towards the back only, the ducted fan is more efficient in producing thrust than a conventional propeller.
• By sizing the ductwork appropriately, the designer can adjust the air velocity through the fan to allow it to operate more efficiently at higher air speeds than a propeller would."

poi ti consiglio il libro "Ducted Fan Design Volume 1" di F. Marc De Piolenc & George E. Wright, Jr

anche "Performances Of Light Aircraft" di John T. Lowry

mi permetto di aggiungere anche il vecchio ma sempre eccezionale "Theory of Flight" del mitico Richard Von Mises in cui trovi un'ampia trattazione a partire dal 3° capitolo sui sistemi propulsivi.

in questo caso wikipedia fa una buona sintesi delle performance apportate dall'utilizzo delle ventole intubate, anche per sistemi molto piccoli tipo ultraleggeri monoposto.

venendo a noi, uno degli approcci più immediati, ma sbagliati è considerare grandezze come spinta, velocità di efflusso, potenza assorbita, numero di giri resistenza aerodinamica ecc in condizioni statiche; invece bisogna considerarle in un contesto dinamico, ovvero al variare della velocità e bisogna considerare come variano reciprocamente al variare di questa. gia facendo questo si comprenderebbero molto meglio le peculiarità di eliche e ventole.

credo sia interessante ripercorre il processo tecnico che ha portato all'intubare l'elica ovvero alla ventola intubata.

partiamo da un concetto chiave.
l'assorbimento di un motore elettrico dipende principalmente dal diametro dell'elica: infatti

A = D^4 * Kv^3 * V^2 * Kp * P

dove D=diametro elica, Kv=costante rpm/v, V=tensione, Kp=costante elica P=PASSO

come si vede da questa formula empirica molto semplice (sul libro di von Mises trovi una trattazione analitica abbastanza abbordabile se mastichi un pò di integrali) l'assorbimento è alla 4 potenza, quindi un'ordine di grandezza maggiore rispetto alle altre.

ora senza ritirare fuori il regresso ecc ecc immagino che ti ricordi la spinta dell'elica è legata principalmente al suo passo e a come al variare della velocità questo passo viene eguagliato dallo spazio percorso in avanzamento dall'aereo

quindi per aumentare la velocità possiamo fare due cose
1)aumentare il numero di giri
2)aumentare il passo

poichè fisicamente abbiamo che la potenza P=WxC
ovvero velocità angolare per coppia e poichè la coppia come abbiamo visto prima dipende principalmente dal diametro

ne consegue che per aumentare la velocità di efflusso e quindi probabilmente quella dell'aereo dobbiamo diminuire il diametro dell'elica, e utilizzare un passo elevato.

ora poichè la paletta di una girante o la pala di un'elica possiamo immaginarla come un'ala che crea portanza, cosa accade ad un'ala che crea portanza con un'elevata incidenza???
che genera una forte resistenza indotta che all'estremità dell'ala produce una resistenza molto elevata.
ora senza riportare la forumala posso dirti che se ti fidi che ad incidenze elevate questa resistenza è maggiore di quella di superficie.
questa resistenza è generalmente inversamente proporzionale all'allungamento alare tantè che il modello ideale di molti codici di calcolo ipotezza l'ala ad allungamento infinito, invece in galleria questo allungamento infinito viene in parte simulato attraverso il modello dell'ala fra due superfici piane. in pratica le superfici piane evitano la generazione dei vortici alle estremità alari vortici che producono appunto la componente indotta della resistenza.

ecco perchè il colpo di genio di "intubare" l'elica, perchè in questo caso la girante si comporta "quasi" come un'ala fra due pareti piane minimizzando appunto il contributo indotto della resistenza.
ecco perchè sui datasheet della schubeler trovi rendimenti del 70% rispetto al rendimento medio di un'elica da 5 pollici che non arriva al 50% (se non ti fidi su questo dato puoi calcolarlo anche partendo dalle formule che trovi sul libro di von mises) in ogni caso sono anche i valori che ogni codice di simulazione accurato riporta vedi motocalc. ecco perchè wikipedia sintetizzava in quei punti il maggior rendimento delle ventole intubate. ecc ecc
inoltre in realtà una edf ha anche altri vantaggi di vettorizzazione del flusso...

ora su una cosa hai fatto bene a citare l'effetto scala, ed è collagato a quello che dicevo nell'altro post ovvero che una edf è un apparato molto delicato; in pratica far si che tutti quei vantaggi espressi sopra si realizzano la edf deve essere dimensionata in modo "professionale" ecco perchè la sua scelta è fondamentale. diciamo che rispetto all'elica lasciano mooolto meno spazio alle espressioni commerciali non studiate bene.

in più c'è un'altro fattore, e qui torniamo a quello di cui parlavo all'inizio, ovvero di come l'energia che abbiamo a disposizione viene erogata al variare della velocità, una edf per definizione avendo una superficie di spinta generamente minore rispetto a una elica chiaramente ha un'erogazione molto più morbida rispetto a un'elica, però per quanto detto sopra a parità di potenza raggiunge numeri di giri più elevati e può gestire passi elevati in efficienza (discorso delle pareti piane).

detto ciò è importante anche saper sfruttare questo tipo di erogazione! infatti come sapete la resitenza aerodinamica cresce esponenzialmente con l'aumentare della velocità, installare una edf su un modello aerodinamicamente non adatto in pratica equivale a affrontare una salita con una marcia troppo alta.
ma questo non significa che la marcia alta non va bene per le alte velcità, significa semplicemente che bisogna sapere come usarla...
allo stesso modo non possiamo aspettarci altissime velocità da un sistema la cui curva di resistenza aerodinamica è molto alta, utilizzando una edf; ma il problema non sta nella edf sbagliata o nel fatto che ha poco rendimento (ci mancherebbe altro) sta nel modello non adattissimo...

senza contare che alte velicità di efflusso necessitano per far funzionare bene la ventola anche una cura precisa di tutto gli aspetti aerodinamici che riguardano il suo campo di moto!

io sono convinto che gran parte delle esperienze empiriche vengono fatte appiccicando al posto di un'elica su un modello a salciccia una edf senza curare l'esterno del condotto la posizione l'incidenza ecc.... ecco svelato l'arcano delle "prove empiriche"

voi direte si ma sta cosa della penetrazione aerodinamica del modello l'aveva già detta staudacher, eheheh ma infatti mai negato che Sandrone sta sempre un passo avanti

mi scusa se sono stato lunghissssimo ma... si richiedeva una trattazione un pò più rigorosa... più di così non si poteva sintetizzare

saluti
Michele

[luca.masali]

A proposito di wikipedia, come tutte (e sottolineo TUTTE) le fonti non è ovviamente perfetta, essendo una costruzione umana, ma da una ricerca di Nature (la più importante rivista scientifica del mondo, quella su cui Watson e Crick hanno pubblicato la struttura del DNA) ha accertato che Wikipedia è più affidabile dell'Encyclopaedia Britannica, quindi c'è da fidarsi eccome

[matteo27]

Originalmente inviato da fox24mdm

mi permetto di ricopiare l'intero intervento dell'altro post perchè forse ti erano sfuggiti i libri che ti ho linkato in cui trovi tutte le dimostrazioni i vincoli e l'applicabilità nei numeri di reynolds (che aimè comprende anche il settore aeromodellistico) ammeno che la fisica nei campi aeromodellistici non cambi...(cosa che molto spesso ho sentito asserire) eheh scherzo ovviamente.

Ducted fan - Wikipedia, the free encyclopedia

"

• By reducing propeller blade tip losses and directing its thrust towards the back only, the ducted fan is more efficient in producing thrust than a conventional propeller.
• By sizing the ductwork appropriately, the designer can adjust the air velocity through the fan to allow it to operate more efficiently at higher air speeds than a propeller would."

poi ti consiglio il libro "Ducted Fan Design Volume 1" di F. Marc De Piolenc & George E. Wright, Jr

anche "Performances Of Light Aircraft" di John T. Lowry

mi permetto di aggiungere anche il vecchio ma sempre eccezionale "Theory of Flight" del mitico Richard Von Mises in cui trovi un'ampia trattazione a partire dal 3° capitolo sui sistemi propulsivi.

in questo caso wikipedia fa una buona sintesi delle performance apportate dall'utilizzo delle ventole intubate, anche per sistemi molto piccoli tipo ultraleggeri monoposto.

venendo a noi, uno degli approcci più immediati, ma sbagliati è considerare grandezze come spinta, velocità di efflusso, potenza assorbita, numero di giri resistenza aerodinamica ecc in condizioni statiche; invece bisogna considerarle in un contesto dinamico, ovvero al variare della velocità e bisogna considerare come variano reciprocamente al variare di questa. gia facendo questo si comprenderebbero molto meglio le peculiarità di eliche e ventole.

credo sia interessante ripercorre il processo tecnico che ha portato all'intubare l'elica ovvero alla ventola intubata.

partiamo da un concetto chiave.
l'assorbimento di un motore elettrico dipende principalmente dal diametro dell'elica: infatti

A = D^4 * Kv^3 * V^2 * Kp * P

dove D=diametro elica, Kv=costante rpm/v, V=tensione, Kp=costante elica P=PASSO

come si vede da questa formula empirica molto semplice (sul libro di von Mises trovi una trattazione analitica abbastanza abbordabile se mastichi un pò di integrali) l'assorbimento è alla 4 potenza, quindi un'ordine di grandezza maggiore rispetto alle altre.

ora senza ritirare fuori il regresso ecc ecc immagino che ti ricordi la spinta dell'elica è legata principalmente al suo passo e a come al variare della velocità questo passo viene eguagliato dallo spazio percorso in avanzamento dall'aereo

quindi per aumentare la velocità possiamo fare due cose
1)aumentare il numero di giri
2)aumentare il passo

poichè fisicamente abbiamo che la potenza P=WxC
ovvero velocità angolare per coppia e poichè la coppia come abbiamo visto prima dipende principalmente dal diametro

ne consegue che per aumentare la velocità di efflusso e quindi probabilmente quella dell'aereo dobbiamo diminuire il diametro dell'elica, e utilizzare un passo elevato.

ora poichè la paletta di una girante o la pala di un'elica possiamo immaginarla come un'ala che crea portanza, cosa accade ad un'ala che crea portanza con un'elevata incidenza???
che genera una forte resistenza indotta che all'estremità dell'ala produce una resistenza molto elevata.
ora senza riportare la forumala posso dirti che se ti fidi che ad incidenze elevate questa resistenza è maggiore di quella di superficie.
questa resistenza è generalmente inversamente proporzionale all'allungamento alare tantè che il modello ideale di molti codici di calcolo ipotezza l'ala ad allungamento infinito, invece in galleria questo allungamento infinito viene in parte simulato attraverso il modello dell'ala fra due superfici piane. in pratica le superfici piane evitano la generazione dei vortici alle estremità alari vortici che producono appunto la componente indotta della resistenza.

ecco perchè il colpo di genio di "intubare" l'elica, perchè in questo caso la girante si comporta "quasi" come un'ala fra due pareti piane minimizzando appunto il contributo indotto della resistenza.
ecco perchè sui datasheet della schubeler trovi rendimenti del 70% rispetto al rendimento medio di un'elica da 5 pollici che non arriva al 50% (se non ti fidi su questo dato puoi calcolarlo anche partendo dalle formule che trovi sul libro di von mises) in ogni caso sono anche i valori che ogni codice di simulazione accurato riporta vedi motocalc. ecco perchè wikipedia sintetizzava in quei punti il maggior rendimento delle ventole intubate. ecc ecc
inoltre in realtà una edf ha anche altri vantaggi di vettorizzazione del flusso...

ora su una cosa hai fatto bene a citare l'effetto scala, ed è collagato a quello che dicevo nell'altro post ovvero che una edf è un apparato molto delicato; in pratica far si che tutti quei vantaggi espressi sopra si realizzano la edf deve essere dimensionata in modo "professionale" ecco perchè la sua scelta è fondamentale. diciamo che rispetto all'elica lasciano mooolto meno spazio alle espressioni commerciali non studiate bene.

in più c'è un'altro fattore, e qui torniamo a quello di cui parlavo all'inizio, ovvero di come l'energia che abbiamo a disposizione viene erogata al variare della velocità, una edf per definizione avendo una superficie di spinta generamente minore rispetto a una elica chiaramente ha un'erogazione molto più morbida rispetto a un'elica, però per quanto detto sopra a parità di potenza raggiunge numeri di giri più elevati e può gestire passi elevati in efficienza (discorso delle pareti piane).

detto ciò è importante anche saper sfruttare questo tipo di erogazione! infatti come sapete la resitenza aerodinamica cresce esponenzialmente con l'aumentare della velocità, installare una edf su un modello aerodinamicamente non adatto in pratica equivale a affrontare una salita con una marcia troppo alta.
ma questo non significa che la marcia alta non va bene per le alte velcità, significa semplicemente che bisogna sapere come usarla...
allo stesso modo non possiamo aspettarci altissime velocità da un sistema la cui curva di resistenza aerodinamica è molto alta, utilizzando una edf; ma il problema non sta nella edf sbagliata o nel fatto che ha poco rendimento (ci mancherebbe altro) sta nel modello non adattissimo...

senza contare che alte velicità di efflusso necessitano per far funzionare bene la ventola anche una cura precisa di tutto gli aspetti aerodinamici che riguardano il suo campo di moto!

io sono convinto che gran parte delle esperienze empiriche vengono fatte appiccicando al posto di un'elica su un modello a salciccia una edf senza curare l'esterno del condotto la posizione l'incidenza ecc.... ecco svelato l'arcano delle "prove empiriche"

voi direte si ma sta cosa della penetrazione aerodinamica del modello l'aveva già detta staudacher, eheheh ma infatti mai negato che Sandrone sta sempre un passo avanti

mi scusa se sono stato lunghissssimo ma... si richiedeva una trattazione un pò più rigorosa... più di così non si poteva sintetizzare

saluti
Michele

quoto in toto, non si scappa.
le prove empiriche che facciamo noi non sono indicative perchè spessissimo fatte col modello sbagliato o con poca cura...
saluti

Originalmente inviato da antonov

"Nell'uso modellistico è più vantaggioso l'utilizzo delle ventole intubate oppure delle tradizionali eliche nella ricerca della prestazione velocistica?"

E' ovviamente più vantaggioso l'utilizzo delle eliche intubate:

• Un modo per aumentare la spinta ottenibile da un'elica a parità di potenza impiegata consiste nell'"intubarla" in maniera opportuna.
  
• A parità di potenza [e di area] l'elica intubata è in grado di sviluppare una spinta a punto fisso maggiore (25%) che nel caso di elica libera.

(Lezioni di AERODINAMICA DELL'ALA ROTANTE, Parte I - Aerodinamica dell'elica: Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale Università Federico II Napoli)

[luca.masali]

Originalmente inviato da Hornet One

E' ovviamente più vantaggioso l'utilizzo delle eliche intubate:

attenzione, ciò è vero a parità di diametro: il guaio è che in una ventola intubata quel che si intuba è un'elichetta di miserabili dimensioni, onde per cui diciamo che per sfruttare una certa potenza disponibile un'elica grande non intubata è molto, ma molto più efficiente di una elichetta piccolissima intubata

Oddio, ciò detto nessuno vieta di intubare un'elica grande, come nel meraviglioso Caproni Stipa:

[fox24mdm]

Originalmente inviato da luca.masali

attenzione, ciò è vero a parità di diametro: il guaio è che in una ventola intubata quel che si intuba è un'elichetta di miserabili dimensioni, onde per cui diciamo che per sfruttare una certa potenza disponibile un'elica grande non intubata è molto, ma molto più efficiente di una elichetta piccolissima intubata

Oddio, ciò detto nessuno vieta di intubare un'elica grande, come nel meraviglioso Caproni Stipa:

superMasali, rileggi sopra... non è che ti è sfuggito qualche passaggio? specialmente la parte in cui si prova a spiegare il motivo per cui per le prestazioni velocistiche si è costretti a diminuire il diametro dell'utilizzatore..
perchè ti ricordo la domanda è: ventola ws elica per le prestazioni "velocistiche"...
e il concetto è tutto li per sistemi in cui sono necessarie forti trazioni e velocità contenute sono ovviamente più efficienti le eliche con grandi diametri. ma per un sistema con elevate velocità di efflussa vale il discorso fatto sopra dove c'è in effetti più o meno quel 25% di efficienza in più delle ventole intubate.
il concetto chiave sta nel fatto che la potenza che abbiamo a disposiozione non dobbiamo considerarla solo in termini di spinta STATICA, ma di come questa curva di spinta evolve al variare della velocità. non capisco come mai questo concetto sembra essere così indigesto...

ps: per curiosità hai mai calcolato, letto, approssimato con un simulatore l'eff massima di un'elica di 6"(pollici)??? scopriresti che l'eff di quell'elichetta come detto sopra non arriva al 50%...

una cosa invece corretta è il fatto che più è piccola la edf più subisce l'effetto scala legato alla propozione fra l'area utile della girante rispetto alla superficie totale della ventola. questo è dovuto al fatto che il rendimento di una EDF, lo spiega bene sul primo libro che vi ho linkato, è si chiaramente superiore al rendimento di un'elica dello stesso diametro e di diametri abbastanza superiori, ma lo è tanto più alto il rapporto fra la superficie utile e quella totale. questo rapporto cresce con l'aumetare delle dimensioni della ventola. questo perchè il diamentro del motore aumenta di poco mentre quello utile della girante di molto. questo significa che man mano che saliamo di classe aumenta il divario fra il rendimento dell'edf e quello dell'elica a parità di potenza. quindi se per ventole piccoline inorno ai 60mm per certi versi a parità di potenza si rischia di essere quasi appaiati, man mano che si sale di classe il divario aumenta a favore dell'edf. il tutto ripeto relativamente a applicazioni che richiedono alte velocità di efflusso.
poichè ogni applicazione (ogni velocità di interesse) ha il suo utilizzatore opportuno...
eddajeee masali non mi mettere l'elichetta sul fragolone èèèè