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CAPÍTULO 3. PROPULSÃO
- a velocidade de rotação n;
- o diâmetro D;
- a massa específica do fluido ρ;
- a viscosidade cinemática do fluido ν.
Aplicando a análise dimensional, expressando a dependência dos coeficientes de força
propulsiva e de binário dos seguintes grupos adimensionais:
ou seja,
- coeficiente de avanço, J = V a
nD ;
- e número de Reynolds, aqui definido como Re = nD2
ν ;
K T = K T (J, Re) e K Q = K Q (J, Re)
obtêm-se os seguintes expressões para os referidos coeficientes adimensionais:
- coeficiente de força propulsiva K T = T
ρn 2 D 4 ;
- coeficiente de binário K Q = Q
ρn 2 D 5 .
3.4.1 Diagrama em águas livres
O diagrama em águas livres do hélice integra a representação gráfica da variação dos coeficientes
da força propulsiva, K T , e de binário, K Q , com o coeficiente de avanço, V a . Um exemplo
de diagrama em águas livres está representado na Fig. 3.10.
As curvas traçadas nestes diagramas servem principalmente para a optimização do hélice
e determinação do ponto de funcionamento. Na prática, já não são utilizadas aquelas representações
gráficas no projecto de hélices, mas sim os polinómios representativos daquelas
evoluções para permitir o cálculo computacional. As tabelas têm cerca de 50 coeficientes
para os polinómios relativos à série sistemática de hélices de Wageningen. Embora o trabalho
inicial de registo destes coeficientes seja moroso e fastidioso, os processos de cálculo e optimização
posteriores ficam muito facilitados e expeditos pela utilização de programas ou folhas
de cálculo. A importância da representação gráfica está actualmente restrita à verificação
da tendência de variação do desempenho do hélice com a alteração de algumas condições
operacionais.
3.4.2 Rendimento
Definindo o rendimento de um hélice propulsor como sendo a razão entre a potência efectiva
e a potência fornecida pelo veio ao hélice, o rendimento em águas livres é calculado por
η 0 = P E
P D
=
V aT
2πnQ
(3.21)