چگونه یک فن در موتور توربوفن هوا را به داخل می مکد؟

[rohamavation]

شما باید نه در مورد هوایی که در خود تیغه است بلکه به هوای جریان آزاد فکر کنید. فشار کم در قسمت جلویی تیغه باعث می شود جریان آزاد هوا به سمت تیغه شتاب بگیرد. فشار زیاد در پشت باعث دور شدن آن از تیغه می شود. هوای پرفشار مستقیماً روی تیغه نمی تواند به جلو حرکت کند زیرا تیغه در آنجا قرار دارد.
همانطور که تیغه فن می چرخد، هوا در جلوی آن جمع می شود و هوای جمع شده (فشار بالا) فشار بیشتری نسبت به سایر هوای اطراف آن دارد. هوای با فشار بالا نمی تواند از جلوی موتور خارج شود، زیرا یک تیغه فن زاویه دار روی آن شناور است. بنابراین در عوض به داخل موتور حرکت می کند
فقط به یک بال ساده فکر کنید. فشار کم در بالا، بالا در پایین. دوست دارد از پایین به بالا حرکت کند، اما بال در راه است. در نوک ها دقیقاً این کار را می کند، اما نیروی بزرگتر جریان آزاد هوا است که به سمت بالای بال کشیده می شود و به سمت پایین شتاب می گیرد. بنابراین حرکت کلی هوا به سمت پایین است. تیغه فقط یک ایرفویل است که در یک طرف قرار گرفته است.فشار بالا در بالا و راست، فشار کم در پایین و چپ. بنابراین در این مورد، هوا باید به سمت چپ برود
نظر من درست است فن متحرک یک ناحیه فشار بالا در پشت خود و یک منطقه فشار کم در جلوی خود ایجاد می کند. با این حال نتیجه گیری شما اشتباه است. این "باید" نیست که هوا به سمت چپ برود.
یک بادکنک (فقط یک بادکنک معمولی، ساخته شده از لاستیک و باد شده توسط نفس انسان) را در نظر بگیرید. فشار هوای داخل بالون بیشتر از فشار هوای بیرون بالن است. بنابراین با استدلال خود ممکن است فکر کنید که هوا باید از داخل بالون به بیرون حرکت کند. اما این اتفاق نمی افتد. بادکنک باد کرده باقی می ماند. چرا اینطور است؟ به این دلیل است که دیواری وجود دارد که داخل بالن را از بیرون جدا می کند - پوست لاستیکی.
دقیقاً همین اتفاق در مورد تیغه فن می افتد. حرکت فن باعث ایجاد ناحیه ای پرفشار در پشت آن و ناحیه ای با فشار کم در جلوی آن می شود. اما هوای پرفشار دقیقاً به همین دلیل به منطقه کم فشار جریان نمی یابد - یک دیوار واقعی وجود دارد که آنها را از هم جدا می کند: پره های فن.
اما شما می گویید: "ببین: بین تیغه ها شکاف وجود دارد"! بله، و مقداری هوا می تواند از میان شکاف ها حرکت کند. با این حال هوا دارای جرم و در نتیجه اینرسی است. هوا نمی تواند فوراً از یک مکان به مکان دیگر انتقال یابد. تا زمانی که هوا بخواهد به آن شکاف باز حرکت کند، تیغه فن برای پوشاندن آن حرکت می‌کند (اما واضح است که یک شکاف در پشت آن باقی می‌ماند - آنگاه ممکن است هوا سعی کند به داخل آن شکاف حرکت کند، اما تا زمانی که بتواند به آنجا برسد فن تیغه از پشت برای پوشاندن آن شکاف حرکت می کند (یک شکاف در جلوی آن باقی می ماند اما دوباره حرکت هوا طول می کشد و تا زمانی که بتواند به آن شکاف برسد، تیغه فن پیش می رود تا شکاف را بپوشاند... تکرار کنید تا بی نهایت)).
حالا، اگر این تمام اتفاقی باشد که دیر یا زود رخ می دهد، دو طرف به هر حال به تساوی می رسند و اختلاف فشاری وجود نخواهد داشت. تمام کاری که فن انجام می دهد این است که در فضای محلی تلاطم ایجاد کند و هوا از طریق شکاف هایی که نمی توانیم کاملاً آنها را بپوشانیم (به عنوان مثال شکاف بین نوک فن و مجرای / بدنه موتور) به سمت پایین فشار وارد می شود. شما می توانید این پدیده را در مخلوط کن ها مشاهده کنید. با این حال، اینگونه فکر کردن، یک واقعیت مهم را نادیده می گیرد: بادبزن تنها شیء در این جهان نیست - بادبزن در کل کیهانی عمل می کند که آن را احاطه کرده است.
یکی از چیزهایی که شما از تفکر خود غافل هستید این است که کل موتور توسط جو سیاره احاطه شده است. بله، جلوی پره‌های فن یک ناحیه کم فشار وجود دارد، اما فراموش می‌کنید که یک ناحیه فشار اتمسفر در جلوی آن ناحیه وجود دارد. از آنجایی که هوا از فشار بالا به فشار پایین حرکت می کند و از آنجایی که فشار اتمسفر بیشتر از ناحیه جلوی پره ها است، هوا از دنیای بیرون به داخل موتور حرکت می کند. این عمل مکیدن است.
برای هوای پشت تیغه ها هم همینطور است: بله یک ناحیه فشار بالا پشت تیغه وجود دارد اما یک ناحیه فشار اتمسفر در پشت آن ناحیه وجود دارد. بنابراین هوا از آن ناحیه پرفشار به سمت فشار کم جو پشت آن حرکت می کند. این عمل دمیدن است.
اما خود تیغه ها چگونه مناطق فشار بالا و فشار پایین را ایجاد می کنند؟ به همان روشی که بال‌های هواپیما این کار را انجام می‌دهند (یا زمانی که دستتان را از پنجره ماشین در حال حرکت بیرون می‌آورید، دستتان این کار را انجام می‌دهد). اثر آیرودینامیکی ایرفویل تیغه همراه با زاویه حمله تیغه باعث ایجاد اختلاف فشار می شود. ما معمولاً به این افکت "لیفت" می گوییم اما در فن ها آن را "تراست" می نامیم.
و بله، همانطور که قبلاً اشاره کردم، این بالابر/ رانش یک اثر گذرا است (شما می توانید آن را مانند ضربه زدن تیغه به هوا در نظر بگیرید). اگر به حال خود رها شود، هوا به موقعیت اولیه خود باز می گردد و بنابراین هیچ حرکت خالص هوا ایجاد نمی شود. اما تیغه به طور مداوم حرکت می کند و دائماً اختلاف فشار ایجاد می کند و به هوا فرصتی برای بازگشت به حالت تعادل نمی دهد. به نوعی تفاوت بین تاب دادن دست و بیرون آوردن دست از ماشین در حال حرکت است. وقتی دست خود را می‌چرخانید، بلند می‌شوید، اما از آنجایی که در پایان از تاب خوردن دست می‌کشید، حتی زمانی برای احساس آن بالا رفتن ندارید. اگر دست خود را از ماشین در حال حرکت بیرون بیاورید، می توانید بلند شدن را احساس کنید، زیرا دست شما دائماً به هوای تازه می رود و بنابراین هرگز اجازه نمی دهید ناحیه فشار بالا زیر دست شما با ناحیه فشار پایین بالای دست شما برابر شود. این حرکت مداوم است که این دو ناحیه را مجبور می کند که از هم جدا بمانند.
اگر موتور از چرخش متوقف شود، متوجه خواهید شد که ناحیه فشار بالا و ناحیه فشار پایین ناپدید می شوند. این ممکن است بدیهی به نظر برسد، اما آنها نه تنها به دلیل خاموش بودن موتور ناپدید می شوند. آنها ناپدید می شوند زیرا هنگامی که پره های فن حرکت هوا را از ناحیه فشار بالا متوقف می کنند، می توانند با ناحیه فشار پایین برابر شوند زیرا دیگر تیغه های فن متحرکی وجود ندارد که مانع از انجام این کار شود.