BetaFPV Meteor65とEACHINE UZ65のダクト形状差の影響を考えてみた。



EACHINE UZ65のほうがBetaFPV Meteor65より軽快に飛ぶのはなぜだろう。

EACHINE UZ65を飛ばす前はBetaFPV Meteor65って速いし軽快に飛ぶし良いなと思っていたが
EACHINE UZ65を飛ばすとこっちのほうが軽快に飛ぶしバッテリー電圧が限界以下になるまで
飛びまくるのでEACHINE UZ65がお気に入り。

ちょっと前の記事EACHINE UZ65のモーター間ピッチが広くプロペラ径がBetaFPV Meteor65より
大きい事が軽快に飛ぶ原因じゃないのかなって書いた。
でも・・・ホントかなって常々思っていた。

そこで、EACHINE UZ65とBetaFPV Meteor65のダクト形状で風速分布に差異があるのか気になり
解析してみた。

モデリング。

BetaFPV Meteor65相当のダクト+モーター+プロペラをモデリングし
同じサイズでEACHINE UZ65のダクト相当の形状でダクトをモデリングして比較する事にした。
なので、プロペラ回転数もプロペラとダクト内径との寸法関係は同じ条件。

大きな違いはモーター取り付け部からダクトまでの接続リブ形状。
BetaFPVは推力方向に分厚くモーター回転方向には薄くEACHINEは逆に推力方向には薄くモーター回転方向に厚い。
この差が機体の動きに影響を与える風速分布に影響しているのかもしれない。

風向と風速分布を解析してみよう。

プロペラからの風の分布の比較。

ダクトを横から見た方向でモーター中心位置で断面を切った状態の風の流れを比較してみよう。
BetaFPVの方がEACHINEよりプロペラから発生した風の流れが広がらず下方向に伸びている。
EACHINEはダクトから外れた途端外方向に広がっている。

※色が明るいほど風速が大きい。

BetaFPVの風の流れ方向

EACHINEの風の流れ方向

プロペラによる渦巻き流れの状態比較。

モーターのローター中央高さで水平方向に断面を切ってプロペラによる旋回流の状態を確認しよう。
やはりBetaFPVに対しEACHINEは旋回流れの風が外に広がっている。
またEACHINEの旋回流の分布はダクトとモーター取り付け部を繋ぐリブの影響でおにぎり型に変形している。

※青→赤へと風速が大きい。

BetaFPVの旋回流の状態。

EACHINEの螺旋流の状態。

では、推力に影響する垂直方向の風速分布を確認しよう。

BetaFPVは垂直方向への風速(緑色から青色の部分)が狭い面積に集中している。
EACHINEは風速が速い青色部分は少ないが水色部分と緑色が大きな面積に分布している。
ダクトのサイズと比較すると面積の違いがよく分かる。
※オレンジ色〜赤色は上方向への風速の大きさ、緑色〜青色は下方向への風速の大きさを表す。
赤色は上方向に強い風、青色は下方向に強い風って感じ。

BetaFPVの垂直方向風速分布。

EACHINEの垂直方向風速分布。

自分としての結論は・・・

BetaFPVのダクトはプロペラによる旋回流をモーター取り付け部からダクトを繋ぐ6本のリブが妨げることで
ダクトの外側の距離が離れた部分に垂直方向の風速が発生しなくなっていると思う。
その分、リブにより下方向に整流されダクト近辺に強い下方向の風速が発生しているんだと思う。

EACHINEはモーター取り付け部とダクトを接続するリブがプロペラから発生する旋回流を妨げにくい
薄い形状となっている事とリブが3本しかないためダクトの外側に旋回流が広がって広い範囲で下方向への風速が
発生しているんだと思う。

EACHINEのほうがトータルの下方向への風量が大きくプロペラの上側と下側の圧力差が大きくなり
推力が大きい+効率もよいって結果になっているんじゃないかな?

なのでEACHINE UZ65は軽快に飛ぶしバッテリー電圧が下がっても元気に飛びまくるのかなって思う。
まぁ、素人の考えだからあてにならないけど。