Vielversprechendes Blattprofil, entwickelt von Sebastian

[Bernd]

Bevor man an Grossproduktion denkt fände ich es sinnvoll erstmal Testrotoren zu bauen
und diese mit anderen zu vergleichen oder in einem Windkanal zu messen.
Ich denke zwar positiv aber vor solchen Investitionen ist eine Prüfung schon besser.

Es gibt professionelle Dienstleister die einem Schaumkerne zuschneiden können.
Auch gibt es tatsächlich professionelle CNC Styroporschneider fertig zu kaufen.
Diese Schneidedienste nehmen nach meiner bisherigen Recherche aber heftige Preise.

Grüsse

Bernd

[seb]

Das ist leider so, aber ich denke für Testrotoren reicht eine Hausmanns-Qualität aus.

Sebastian

[Wind_Stefan]

Hallo,

nach den interessanten Testergebnissen und Simulationen im amerikanischen Forum und den Erkennstnissen von hier, habe ich mich mal hingesetz und ein wenig gerechnet. Sebastian sagt ja über sein Profil aus, weiter vorne im thread zu lesen, das es einen Optimalen Reynolds-Bereich von 300000 bis 700000 hat.
Im amerikanischen Forum habe ich folgende Grafik für die Solidty vs. TSR gefunden.

SolidityvsTSR.jpg (38.59 KiB) 13053-mal betrachtet

Quelle: http://www.vawts.net/index.spark?aBID=1 ... 451&page=0 aus diesem thread.

Nehmen wir jetzt mal eine TSR von 3 für unseren Darrieus ergibt sich also eine Solidty von ca. 0,24 laut der Grafik.
Gehen wir weiter von einer Reynoldszahl von 300000 für 3m/s Wind aus wo unser Darrieus schon etwas Leistung bringen soll. Mit der Formel Re=v x l x 70000, auch weiter vorne im thread zu finden, berechne ich mir mal meine Optimale Cordlänge des Flügels. Als bei einer Windgeschwindigkeit von 3 m/s und einer Reynoldzahl von 300000 und der herausgelesenen Solidty von 0,24 errechne ich, die Formel nach l umgestellt, eine Chordlänge des Flügels von 0,476m. Was ja schon mal ein recht breiter Flügel ist.
Wenn ich mir dazu noch den Optimalen Durchmesser meines Rotors berechnen möchte nach folgender Formel die ich auch im amerikanischen Forum gefunden habe die lautet: Solidty= Anzahl der Flügel x Länge eines Flügels / Durchmesser des Rotors
Umgestellt nach Durchmesser und drei Flügeln ergibt sich mit oben ausgerechneter länge des Flügels ein Durchmesser des Rotors von beachtlichen 5,95m. Das ganze kann man mit nur zwei Flügeln auf einen Durchmesser von 3,96m verkleinern. Was aber bestimmt nicht so gut ist wegen dem Anlaufverhalten des Rotors.
Auf höhere Windgeschwindigkeiten bezogen verbessert sich zwar das Durchmesserverhältnis in Richtung kleinerer Durchmesser aber irgendwie möchte man ja schon bei kleinen Windgeschwindigkeiten eine gute Leistung aus dem Darrieus heraus holen.
Irgendwie ist das ganze für mich schon etwas ernüchternd oder habe ich einen groben Rechenfehler in meinen Berechnungen drinnen?
Eine kleinere TSR bringt zwar auch Vorteile in Richtung kleinerer Durchmesser des Rotors aber auch wieder die bekannten Probleme wegen dem passenden Generators bezüglich der Drehzahl.
Hoffe es konnte mir jemand folgen und kann meine Brechnungen wiederlegen.

Gruß
Stefan

[seb]

Hallo Stefan,

Dazu ein entschiedenes und klares Njain.

Ich habe immer ein wenig Bauchschmerzen mit der Verallgemeinerung von den Größen Solidty und TSR.
Beide sind sehr vom verwendeten Profil abhängig. TSR ist ja z.B. so eine Art "Geschwindigkeitsfähigkeit"
eines Profils ggü. dem Wind. Nun gibt es ja unterschiedliche Profile z.B. für Segelflugzeuge oder Jets.
Beide sind für total unterschiedliche Geschwindigkeitsbereiche ausgelegt. Somit wird sich ein Windrad mit einem
dünnen, schnellen Profil schnell drehen und eins mit einem dicken Profil langsamer drehen.
Dies widerlegt eigentlich die amerikanische Grafik, welche die Profile verallgemeinert.
Eine solche Darstellung macht Sinn in Verbindung mit einem bestimmten Profil. Man könnte damit die Maße für
ein optimales Windrad bei Verwendung eines bestimmten Profils festlegen.

Auch sind die 3 m/s ganz schön "langsam". Da ist die Re-Zahl schon im Keller.

Ich würde folgendermaßen rechnen: (wenn ich falsch liege bitte sagen!)
Nehmen wir mal eine Windgeschwindigkeit 5m/s an. Dies mit der TSR von den in der in der Simulation
festgestellten optimalen TSR von ca.2,3 multipliziert ergibt eine Anströmgeschwindigkeit der Profils von 11,5m/s.
Bei einer Flügeltiefe von 40cm ergibt sich daraus eine RE-Zahl von 322.000 und liegt damit schon im optimalen Bereich.
Hat man das Windrad mit einem Durchmesser von 2m gebaut ergibt sich daraus eine Drehgeschwindigkeit von 1,83 U/s bzw.
109,9 U/min.
Die Re-Zahl bei 7m/s Windgeschwindigkeit beträgt 450.800. Für 9m/s sind´s 579.600. Für 12m/s 772.800.
Mit dieser Rechnung kann man auch gut nachvollziehen warum ein großer Repeller-Durchmesser langsamer dreht als ein kleiner.

Der Flügel hat mit 0.4m zwar eine große Tiefe, habs aber mal im 3D gezeichnet, ist gar nicht so schlimm.
Wem es zu viel sein sollte kann es ja mal mit 0,3m Tiefe nachrechnen, das geht auch noch vom Re-Bereich.

Aber ich habe auch noch eine Frage:
Welchen aerodynamischen Grund gibt es für das Zusammenspiel Flügeltiefe und Flügelanzahl?

Viele Grüße

Sebastian

[Wind_Stefan]

Hallo Sebastian,

und dank dir für deine Ausführungen. Sollte mein vorhergehender thread irgendwie negativ rüber gekommen sein möchte ich mich entschuldigen. Mir ist eigentlich bei meinen Berechnungen nur aufgefallen das ein Darrieus Rotor einen doch sehr großen Durchmesser und eine relativ hohe Windgeschwindigkeit braucht um gut funktionieren zu können. Was ja für einen Hobbybastler doch ein kleines Problem darstellt einen so großen Rotor mit Sicherheiten herzustellen. Das wollte ich damit eigentlich ausdrücken.

Bezogen auf deine Rechnung mit der Flügeltiefe von 40cm errechne ich nach der Grafik aus dem amerikanischen Forum einen Optimalen Durchmesser des Rotors auf 3m.

O.k. wenn du jetzt sagst das man das ganze nicht so genau errechnen kann und eine Flügeltiefe von 30cm auch gute ergebnisse erziehlen würde, möchte ich dich gerne mal fragen ob dann auch ein Rotordurchmesser von weniger als 2m funktionieren könnte? Ziel meiner Frage ist es, ich möchte gerne einen kleineren Prototypen bauen der nicht so große Dimensionen hat und trotzdem noch gut funtionieren würde. Da es für mich nicht so einfach ist das Flügelprofil mit der Hand zu fertigen wäre es mir schon lieb vorher einiges abzuklären um nachher nicht so extremen Frust bei nichtfunktionieren zu schieben.
Aber sowas kann man wohl dann doch nur durch Praktische Tests herausfinden.

Du fragst mich "Welchen aerodynamischen Grund gibt es für das Zusammenspiel Flügeltiefe und Flügelanzahl?", da fragst du gerade den Richtigen ich habe von aerodynamik und dergleichen soviel Ahnung wie ....
Ich kann dir nur sagen das ich mich an die Formeln gehalten habe die ich in beiden Foren fand und mir bei den Berechnungen oben gesagtes aufgefallen ist.
Jetzt ist wohl wieder mal Pioniergeist gefragt um das ganze auf einen kleineren Rotor zu transformieren und zu testen.

Viele Grüße
Stefan

[Bernd]

Ich freue mich das hier aerodynamische Dinge diskutiert werden.
Bislang konnte man davon in unserem Forum noch nicht so sehr viel lesen.

Im Augenblick ist die Flügeltiefe etwas das für mich an einigen Rotoren noch nicht
wirklich nachvollziehbar ist.
Sebastian hat ja erläutert wie an seinem Profil die optimale Flügeltiefe zustande kommt.
Auch m ein Bauchgefühl sagt mir das tiefe Flügeltiefen eher positiv sein müssten.

Was ich noch nicht verstehe ist wie einige Rotoren dann mit so unglaublich kurzen Flügeltiefen
auskommen können. Ich meine es gibt ja grosse Rotoren da hat man das Gefühl die
Blattiefe beträge nur wenige cm.
Kann man ein schmales Blattprofil so gestalten das es z.B. bei nur 10cm Tiefe optimal arbeitet ?

Grüsse

Bernd

[lloydtr1@yahoo.ca]

Hi all,
In regards to the discussion of the profile of sebs ; i like to call anything that goes faster than the wind when it is producing maximum power a wing, I have made a prototype of the dimensions 13.5cm x 1200 cm x 1400cm diameter to make a h rotor. The idea was to make a very high tsr unit. It was not successfull in the range of wind normally encountered in even my yard which can see wind from .5mps to 6 mps. I tried it in all positions from -5 to +10 ma. or aoa from chord and it would only spin up at the 9-10 aoa to tsr 1. in that size would I need to have a much higher wind speed to get it to run or would 3 blades kick it over the edge and above tsr1?
You have a good discussion going here
reguards Lloyd

[drgoonzo]

Hallo,

Die 40cm Blatttiefe sind aber optisch gar nicht so gewaltig.
Habs mal gezeichnet:

TE20W1 H-Rotor.jpeg

Viele Grüße

Seb.

Hallo Seb,

Hast du mir vielleiht eine Zeichnung von diesem Profil da ich grade dabei bin ein Darieus zu Zeichnen und diesen umzusetzen.

Die Der rotor soll einen Durchmesser von 2 metern bekommen und eine Höhe von 2 metern

An alle anderen Forums Nutzter falls mir jemand hilfestellungen geben kann wäre ich sehr dankbar.

LG Falk

[seb]

Hallo Windfried oder Fidibus.

Habe mich nochmal ans Programm gesetzt:
Bei Re-Zahlen unter 40.000 reist die Strömung bei etwa 14 Grad Anstellwinkel gaaanz sanft ab. Über 70.000 ist auch bei großen
Anstellwinkeln kein Abriss zu provozieren.

Praktische Versuche durch Bernd mit Testflügeln haben gezeigt, daß bei diesen niedrigen Re-Zahlen (Testflügenbreite 10cm und Windgeschwindigkeit bei 2m/s) das Delfter Profil die "Nase" vorn hatte. Wie sich nun alles in höheren Bereichen verhält, hmmm?!

Viele Grüße

Sebastian

[Bernd]

(Testflügenbreite 10cm und Windgeschwindigkeit bei 2m/s)

Da musst du was falsch in Erinnerung haben Sebastian. Im Schnitt waren es vielleicht 3,5 m/s.
Im vorderen Bereich mehr, im hinteren Bereich des Rotors weniger.

Grüsse

Bernd