Strömungen am Darrieusflügel

Strömungen am Darrieusflügel

Beitragvon seb » So 6. Mai 2012, 09:21

Hallo an Alle,

In diesem Thread möchte ich statische Simulationsergebnisse veröffentlichen. Es soll dem besseren Verständnis
des Strömungsverhaltens an Flügeln dienen.

Im ersten Part habe ich mich ansatzweise mit verschiedenen Randbogengestaltungen beschäftigt.
Dieser Teil ist für ein leises Windrad wichtig. Entscheidend ist, wie ausgeprägt eine Wirbelschleppe ist.
Eine Wirbelschleppe entsteht durch das unterschiedliche Druckverhältnis zwischen Ober- & Unterseite
eines Flügels. Die Strömung "versucht" das Duckverhältnis auszugleichen. Dadurch entsteht ein Randwirbel.
Durch geeignete konstruktive Maßnahmen lassen sich diese Wirbelschleppen minimieren und umso leiser wird das
Windrad.

Ich habe die Simulationen mit 8m/s Windgeschwind., 10Grad positivem Anstellwinkel des Flügels bei 30cm Flügeltiefe
gefahren:

1.Sim: einfache, sich nicht verjüngender Flügel ohne Winglet

norm-ohne-Winglet.wmv [ 8.89 MiB | 17104-mal betrachtet ]



Hier sieht man sehr schön, wie sich hinter dem Flügelende die Luft zum Wirbel verdreht. Das ist die Wirbelschleppe.
Viele Grüße

Sebastian


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Re: Strömungen am Darrieusflügel

Beitragvon seb » So 6. Mai 2012, 09:28

2. Sim: der gleiche Flügel aber mit Winglet in Form einer einfachen Scheibe

norm mit Winglet.wmv [ 7.89 MiB | 17101-mal betrachtet ]



Hier sieht man sehr schön den wesentlich geringeren Wirbel. Die Endkappe, Winglet,
verhindert wirkungsvoll das Überströmen der Luft von Unter- zu Oberseite und somit die Ausbildung eines Wirbels.
Viele Grüße

Sebastian


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Re: Strömungen am Darrieusflügel

Beitragvon Bernd » So 6. Mai 2012, 09:32

Interessant zu sehen wie sich die Strömung korkenzieherartig aufwickelt.
Ein Gebiet mit dem ich mich noch gar nicht befasst habe.
Auf jeden Fall scheint Handlungsbedarf zu herrschen denn das wird nicht wenig Leistung kosten.

Die 10 Grad hast du gewählt weil der Effekt dann besonders deutlich wird ?

Grüsse

Bernd
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Re: Strömungen am Darrieusflügel

Beitragvon seb » So 6. Mai 2012, 09:40

Hallo Bernd,

Ich habe die 10 Grad gewählt, da sie in etwa den maximalen Anströmwinkel bei einem H-Rotor darstellt.
Negative Winkel will ich auch noch veröffentlichen, gern nehme ich auch Simulationswünsche an.

Sebastian
Viele Grüße

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Re: Strömungen am Darrieusflügel

Beitragvon seb » So 6. Mai 2012, 10:52

Nächste Sim: Der flügel ist verjüngt ausgeformt, ohne Winglet.

verjüngt ohne Winglet.wmv [ 3.99 MiB | 17097-mal betrachtet ]



Auch hier ist eine Schleppe erkennbar, wenn auber auch nicht mehr so ausgeprägt wie beim
Flügel mit durchgehend gleicher Breite.

und die nächste Sim:

verjüngt mit Winglet.wmv [ 2.4 MiB | 17097-mal betrachtet ]



Hier ist der verjüngte Flügel mit einem Winglet ausgestattet.
Es eribt sich eine leichte Verbesserung, wenn auch recht klein.


Meinem subjektivem Empfinden nach hat der Flügel mit durchgehend gleicher Breite und Winglet die besten Ergebnisse erzielt.
Dies hat natürlich fertigungstechnisch riesige Vorteile. Kann man doch hier die gute "alte" Styroporkern-Heissdraht-Methode anwenden.
Womit man anschliessend die Oberfläche veredelt ist jedem selbst überlassen. Abschliessend eine grosse Wingletscheibe drauf und
fertig ist der Flügel.... :D

Viele Grüße

Sebastian
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Re: Strömungen am Darrieusflügel

Beitragvon Bernd » So 6. Mai 2012, 10:59

Mir persönlich sagen so flache Kappen am Ende der Flügel optisch leider überhaupt nicht zu.
Es gibt da so einige China Darrieus Rotoren die setzen genau das ein, eine übergrosse flache Scheibe
am Ende der Flügel.
Vielleicht könntest du noch mal mit einem flach auslaufenden Flügel simulieren ?
Ich meine so ähnlich wie der jetzige, nur das er wirklich spitz/flach ausläuft.
Du hast natürlich Recht das der Fertigungsaufwand erheblich grösser wäre.

Wie wäre es mit einem nur gerundeten Flügelende ? Also nicht hart abgeschnitten sondern die Kanten verrundet.

Grüsse

Bernd
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Re: Strömungen am Darrieusflügel

Beitragvon seb » So 6. Mai 2012, 12:12

Ein nur gerundetes Ende hätte keine sonderliche Auswirkung auf den Strömungsüberschlag.
Es wäre das Gleiche wie beim gerade abgeschnittenen Flügel.

Nun habe ich noch einen gesamten Flügel, 3m lang und 30cm tief, simuliert:

3m oW.wmv [ 5.44 MiB | 17090-mal betrachtet ]



Hier kann man sehr gut die Randwirbel sehen.

Zur Form der Winglets kann man sich ja noch alles Erdenkliche einfallen lassen. Es ging mir erst einmal um das Prinzip,
ich wollte noch keinen fertigen, durchkonstruierten Flügel präsentiern, nur das Verständnis "schüren". ;)

Viele Grüße

Sebastian
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Re: Strömungen am Darrieusflügel

Beitragvon Bernd » So 6. Mai 2012, 12:24

Und wie ist es mit der Variante wo der Flügel wirklich flach, ohne plötzliches Ende, ausläuft ?
So wie bei den Envergate Flügeln.

Grüsse

Bernd
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Re: Strömungen am Darrieusflügel

Beitragvon seb » So 6. Mai 2012, 15:05

Und hier isser....: Recht so?

spitzer Randbogen.wmv [ 3.67 MiB | 17069-mal betrachtet ]



Man sieht auch hier einen kleinen Wirbel, sieht aber schon nicht mehr so heftig aus.

Viele Grüße

Sebastian
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Re: Strömungen am Darrieusflügel

Beitragvon 4 Volt und 60 Cent » So 6. Mai 2012, 16:04

Hallo Sebastian. Können Sie tun eine Simulation mit einer Steigung der Flügel?

In der akuten Abschnitt erwähnt, muss die weniger Wirbel. Und unten, mehr.

http://prikachi.com/images/426/4734426k.jpg
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