охлаждение ДД, "Octopus"

[VitaliyS]

 Решил поделиться общественностью своим вариантом охлаждения мотора. Часто можно услышать про различные идеи с радиаторами, крылышками, разное перемешивание воздуха и тд. Но как не крути, если нагретые обмотки не продувать и не обеспечивать приток холодного воздуха с удалением нагретого, эффекта не будет.
Занявшись вопросом продувки в своем проекте хотел уже было ставить проверенный вариант чупасоса, даже детали напечатал, но захотелось по-эксперементировать.  Возникла идея центробежной продувки. суть проста, есть каналы впускные и каналы выпускные. При вращении мотора, находящийся в них воздух центробежной силой начинает перемещаться. в одном случае, нагретый воздух из центральной части выводится наружу, в другом случае, свежий воздух поступает прямо на одну сторону обмоток. С какой скоростью, воздух и сколько его выходит я не знаю, не считал. Изначально я планировал ставить вентилятор для прокачки, но уже несколько дней тестов катаюсь так.  На улице под +35, если ехать динамично, то сотню градусов при остановках получить можно.В движении температура падает. Если наружная температура около тридцати, то вообще все ок. Ожидаю, что будет поток скепсиса, сам изначально так относился к этой идеи, но реально работает. Думал как, поставлю пластмаски, интереса ради, потом сразу вентилятор, но после покатушек даже не тороплюсь).
Вентилятору быть однозначно, есть уже фильтр, источник DCDC двух-режимный. Занимаюсь конфигурацией впускного воздуховода.  Если еще раз про конструкцию в целом, то система состоит из "осьминога"(впускных каналов) с центральной камерой, который прикручивается к крышке мотора. В крышке естественно отверстия перед обмотками. Выпускных четырех каналов, которые тоже прикручиваются к крышке. Центральная неподвижная часть, которая одевается на ось и имеет минимальный зазор с впускной камерой. Ну и будет добавлен воздуховод, вентилятор и фильтр. То, что раздача воздуха идет из центральной части, это тоже гуд. Линия соприкосновения небольшая.
Делал картинки и видео с тепловизора, но ничего интересного, мотор сильно не смог нагреть, пока все к съемке приготовил, вообще остыл.
Вообщем тесты продолжаются. Да, и сам предмет. Мотор на полтора кило, батарея 72В литий. пока катаюсь на второй виртуальной, при разгоне да и так, если притопить, под четыре кило вливается. Байк весом 60кило. Максималку, еще не мерял.

Входная часть, осьминог)

центральная впускная часть:

на моторе:

[An1965]

Т.е. сейчас просто набегающим потоком воздуха охлаждается, и уже  хватает (на скорости)?
Может ещё раструб на вход добавить?

[VitaliyS]

... тут больше не набегающий поток работает, а центробежная сила в каналах. Она обеспечивает омывание обмоток забортным воздухом и отвод нагретого из мотора. Да , набегающий поток тоже влияние оказывает, но его направить нужно. Я не задавался целью определить, что больше влияет. Работает и всё). просто , после установки вентилятора эффект будет еще выше. Особенно, если учесть , что при остановках циркуляция будет продолжаться..
Лично для меня стало большим удивлением то, что изначально думал, что для продувки нужен мощный вентилятор, чтоб под давлением протиснуть воздух в щели статора, магнитный зазор, но оказывается( лично в моем проекте), достаточно циркуляции воздуха. Я не думаю что что-то попадает на другую сторону обмоток, это и по показаниям встроенного термометра видно на остановках. Но просто сама медь передает тепло, и для такого уровня форсажа этого оказалось достаточно.

[VitaliyS]

...примерка компонентов.




Подключал вентилятор к источнику, все в порядке. Воздух из выпускных каналов выходит. Интересно посмотреть, как изменится поток при вращении колеса . Эксперимента ради, возможно подключу что-нибудь для наблюдения за изменением напора в воздуховоде.

[tmiaer]

...примерка компонентов.

Не ватерпруфно, вентилятор умрёт в первый же дождь.

[VitaliyS]

... поставим новый). А вообще,фильтр сразу за ногой расположен, на него попадания воды не будет.

[newsky526]

поставим новый)

Просто,колпак по размеру надеть,с небольшим зазором. На 3Д напечатать или подобрать.

[tmiaer]

[user]VitaliyS[/user], будет. Нужен колпак, причём весьма с большим перекрытием. То есть раза в два длиннее нулевика. Кстати, сам нулевик нахрен не нужен. Он только лишнее сопротивление даёт. Сеточки мелкой вполне достаточно от крупного мусора. В дд нет чувствительных к пыли деталей.

[VitaliyS]

... после запуска системы попробую разные варианты , что перед вентилятором поставить. На работе на таких вентиляторах штатные поролонки стоят, но думаю тут они забиваться быстро будут. Может чулочной сетки хватит. Хотя этот нулевик может тоже будет нормально работать.

[Чайнег]

При вращении мотора, находящийся в них воздух центробежной силой начинает перемещаться.

Было бы интересно сравнить поток, засасываемый центробежной силой, с потоком, вызываемым простыми воздухозаборниками - т.е. над каждой дыркой в крышке сделать "черпак", который просто гребет набегающий воздух. Впрочем, если эти черпаки будут крепиться к крышке, то больше всего будет охлаждаться верхняя часть статора, т.к. там линейная скорость движения велосипеда складывается со вращательной скоростью на этом радиусе. Если черпаки сделать неподвижными (и по всей окружности направленными по ходу велосипеда, а не вдоль окружности), то вдувать воздух они будут только тогда, когда мима черпака пробегает дырка в крышке.

Как-то непонятно, как ЦБ сила может гнать воздух туда, где воздух уже сжат той же ЦБ.

[tmiaer]

[user]VitaliyS[/user], у меня сетка с 1мм ячейкой стоит, мельче смысла нет. Чулок тоже очень даже душит поток.

[Чайнег]

А что, если сделать комбинированный наддув? Ведь производительность этих маленьких фенчиков весьма мала. Сколько там, порядка 10 кубических футов в минуту? Т.е. порядка 4.5 литра в секунду. Возьмем скорость движения 15м/с (54км/ч), тогда, чтобы захватить 4.5литра, воздухозаборник должен иметь площадь ВСЕГО 3 квадратных сантиметра (!!!). Если сделать заборник диаметром 10см, это в 25 раз больше, около 120 литров в секунду! Вентилятор по сравнению - жалкая пукалка. Сделать параллельно, и вентилятор, и пассивный забор воздуха, тогда на скорости будет преобладать пассивный метод, а на светофорах продолжать охлаждать мотор будет активный метод.

[tmiaer]

[user]Чайнег[/user], надо динамическое давление считать, а не свободный расход.

[VitaliyS]

.... нее,вентилятор довольно производительный. порядка девяносто кубов в минуту Сорри, в час..


тут на картинке нарисовал движение воздуха по каналам за счет центробежной силы

Вообще, как ни странно , как говорил ранее, система и без вентилятора при вращении колеса отлично справляется. Жара спала, так перегрева сейчас не вижу. Вентилятор по-любому картину должен улучшить, как на светофоре, так и в движении. Сам "осьминог" столько воздуха не прокачает. Просто потом в настройках маршрутного компа нужно пороги подобрать температурные, чтоб на максимальной производительности молотить только когда реально нужно будет.

[Чайнег]

вентилятор довольно производительный. порядка девяносто кубов в минуту

95м^3/час = 56cfm, т.е. в 5.6 раза больше, чем в моем примере, но все равно в 4 раза меньше, чем у 10-сантиметрового воздухозаборника.

тут на картинке нарисовал движение воздуха по каналам за счет центробежной силы

Думаю, воздух в каналах движется не за счет ЦБС, а за счет разницы давлений наддува и отсоса. Давление, вызванное ЦБС, равно весу воздушного столба размером, грубо говоря, с радиус, на единицу площади (это верхняя оценка, т.к. ЦБС пропорциональна радиусу, но мы для простоты возьмем максимальный радиус Октопуса). Возьмем столбик длиной 10см и площадью сечения 1см^2. Это 1/100000 кубометра, значит, его масса 1.2/100000 кг. Пусть колесо вращается на 500rpm. Тогда центробежное ускорение на радиусе 10см будет a = omega^2*r = (500/60*2pi)^2 * 0.1 = 274м/с^2 = 28g. Значит, вес этого столбика под действием ЦБС равен 28*1.2/100000 кгс = 1/3000 кгс, т.е. давление в 3000 раз меньше атмосферного, или примерно 33Па. А какое давление набегающего потока на скорости 62км/ч (такая скорость будет у 26" колеса на 500rpm)? p = 1/2*ro*V^2 = 0.5*1.2*17.3^2 = 180Па - в 6 раз больше!

Поэтому центробежным давлением можно пренебречь. Кроме того, нужно учитывать, что чтобы прогретый воздух из периферии (концы зеленых стрелочек) мог быть забран из центра (начала красных стрелочек), он должен двигаться против ЦБС, что вообще нивелирует общий эффект ЦБС на воздух.

[VitaliyS]

... спасиб за выкладки, я как раз хотел прикинуть в циферках. Смысл системы как раз в том что обеспечивается приток воздуха и отвод из внутренностей. Как движется воздух внутри мотора сказать сложно, много факторов, главное одно, приток и отвод. Касаемо формул, вроде все правильно, но по-факту движение воздуха по каналам дает очень хороший эффект. Для примера, после остановки, ставлю байк на подставку, смотрю за температурой мотора. В спокойном состоянии температура падает очень медленно. Термодатчик в обмотках стоит. Но стоит запустить мотор, как идет резкое снижение температуры. Никакого тут набегающего напора нет вовсе. Позже видос сниму. Сегодня проверил по такой же методике, только мотор не запускал, а включил один вентилятор. Всё ок, также идет снижение температуры. Думаю нужно попросить вейперов, чтоб пыхнули в нулевик. будет видно как воздух( дым) пойдет при работе мотора и в остановленном. Планирую после выходных установить всю систему, погонять на байке и в ручном режиме по-управлять вентилятором. Определить пороги изменения производительности.

[Чайнег]

Но стоит запустить мотор, как идет резкое снижение температуры. Никакого тут набегающего напора нет вовсе.

Но есть отрицательное давление на концах выхлопных "щупалец" Октопуса. Это аеродинамическое затенение, оно по величине не так велико, как положительное давление наддува в пассивном воздухозаборнике, но все же существенно. Вот оно и тянет за собой весь воздух из мотора.

[VitaliyS]

...тот случай, когда достигнут нужный результат без детального анализа происходящих процессов