Savonius-Rotor Dimensionieren

[-x-plosiv]

Ich hatte ja dir Frage in den Raum gestellt wie viele Flügel pro Stufe es sein sollten.
Nachdem mir dazu noch keiner die Patentlösung präsentieren konnte hab ich mich mal hingesetzt und das Simulieren angefangen.

Kurzes Vorwort:
Ich arbeite hier mit FlowSim, die daraus resultierenden Ergebnisse sollten höchstens als Anhaltspunkte dienen. Vielleicht lass ich mich mal dazu hinreisen mich in FEM-Analyse einzuarbeiten, dann kann man das ganze mal unter Realbedingungen Simulieren.

Kurzes Referenzmodell:


Hier kurz ein einfacher Würfel mit einer frontalen Strömung. Das Raster wurde so weit verkleinert bis aus den beiden Strömungen diese Typischen Kármánscher Wirbelstraße wurden.

Jetzt zum zweiblättrigen Savonius:


Hier sieht man eine Strömung direkt auf die optimale Wirkfläche. Wie man sieht strömt sehr viel Luft aucf die innenseite der Blätter, und durch den Spalt wird auch noch Kraft auf das gegen den Wind gedrehte Blatt ausgeübt.


Jetzt ist der Rotor bereits 45° gegen den Wind gedreht. Auch hier ist noch eine sehr gute Einwirkung auf den Rotor


Selbst im ungünstigsten Fall steht der 2Blatt Savonius noch sehr gut da.

Jetzt zum 3-Blatt Savonius


Durch die geringere Öffnung, verursacht durch den Blattabstand, findet hier wesentlich weniger Durchfluss statt und der Widerstand auf das gegen den Wind gedrehte Blatt ist viel größer

Weitere Simulation mit dem 3-Blatt Savonius waren nicht möglich, da bei schrägen anblasen des Rades Stauungen auftraten die zum Absturz des Programmes geführt haben.


Ich hoffe ihr könnt mit meinem kleine Versuch etwas anfangen.

Ich persönlich werde wohl nun einen 2-Stufigen 2-Blatt Savonius bauen, da trotz mangelnder präzision der Simulation deutlich wird, dass der 2-Blattrotor der bessere ist.

grüße

-X-plosiv

[Ekofun]

Hallo -x-plosiv,

meiner Meinung nach Sie haben recht!Zveblatrotor ist besser,ich habe im vergangenen Sommer ein Dreiflügler gebaut um testen wie er sich zeigt.Er trieb ein 300W Generator der mit Hartferit Magneten bestückt wurde.Bei 3m/s
fing er sich zu drehen,eine Lampe von 5 Wat/12V wurde hellrot.Meiner meinung nach Zweiblatrotor werde früher anfangen.

Ich habe heute eine Skize von Savonius im Exscel gemacht und wolte mit Beitrag schicken,aber es geht nicht.

Maße geplanten Savonius: 6 Stufen,D=1,25m,Höhe= 90cm,4 mal gelagert,das zuläst schmale Welle und ist sicher.Jede Stufe wird um 60 Grad verzezt,also
drei Stufen um60 Grad=einrotor dann komen wider drei Stufen um 60 Grad zu einnander versetzt.Eingetlich habe ich zwe Rotoren auf eine Welle.

Dann ist Nuzbare Fläche: 6*0,9*1,25 =6,75 m Quadrat.A=D*H.

Diese Rotor hat in mitte ein Luftkanal der ist 20% vom Durchmesser = 25 cm.

Es wird behauptet das Savonius gröste Anfangs Momment hat und ich glaube das stimt

Ich bin sehr traurig das ich dise Skize nicht anhengen kann.

Ich hoffe das Sie mich auch so verstanden haben was ich meinte.

Vile Grüße

Ekofun

[Bernd]

Es kann gut sein das der Zweiblatt Savonius Vorteile hat, allerdings ist der 3 Blatt Savonius wie in
der Simulation nach meiner Meinung auch ungünstig aufgebaut. In der Mitte sollte sich ein viel grösserer
freier Raum ergeben, das ist jedenfalls mein Gefühl.
Den Nachteil einer Zweiblattversion das er nicht aus allen Windrichtungen gleich gut anläuft gleichst du ja durch
den Aufbau in zwei Etagen aus die um 90 Grad versetzt sind.

Ja Ekofun, Widerstandsläufer haben allgemein ein sehr hohes Anlaufmoment das nach dem Start
dann etwas nachlässt. Durch das hohe Anlaufmoment starten Savonius und Co. auch bei coggenden
Generatoren sehr leicht. Allerdings drehen sie auch sehr langsam im Vergleich zu Windrädern mit Auftriebsprofilen
weswegen der Einsatz eines Getriebes meist unvermeidbar ist welches dann das Anlaufmoment des Generators
wieder vervielfältigt.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Ekofun ich würde vorschlagen das du für das Thema Magnete und Generatoren einen neuen Beitrag im
Generatorbereich dieses Forums eröffnest. Deine Datei zur magnetischen kraft in Abhängigkeit von
den Magnetdimensionen finde ich sehr interessant, aber wie gesagt bitte eröffne dafür einen neuen Beitrag
sonst kommen wir hier zu Weit vom Thema ab.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd, hallo -x-plosiv,

danke Dir Bernd für dein Vorschlag über Magneten,habe nicht daran geachtet.

Ich bin nicht so gut in Aerodinamik anderen Akademischen Sachen,alles was ich so berichte sind meine Erfahrungen aus Praxsis.Mit Savonius habe ich sehr gute Ergebnise,natürlich bestreite ich nicht das anderes nicht beßer ist.Anderes um baue ich Sachen die ich behersche und Problemlos machen kann.
Wie ich schon heute gesagt habe meine Wissen ist überholt,Ein Techniker oder Ingener muss bis zu Rente weiter lernen um af Draht zu sein was ganz normal ist für heutige schnelle technische Entwicklung.

Jetzt aber zu Savonius.Für dise Savonius der in Plan ist habe folgende Tabelle gerechnet,glaube ist richtig,Fehler bitte sofort melden.

Wind m/s U/min Watt

1 9 0,57 Lambda = 0,6 belastet
2 18 7,56 für Savonius 0,2 (20%)
3 27,5 25,5 für Generator 0,7 (70%)
4 36,7 60,4 Getribe 1:4 nicht in Rechnung
5 45,8 118,1
6 55 204,1
7 64 324,1
8 73,4 483,8
9 82,5 688,9
10 91,7 945
13 119 2076
16 146,7 3870
20 183,4 7560
25 229,3 14,765 KW ???

Wenn die Rechnung stimt kan mann damit leben besonderes wo Wind immer da ist.Ich kan rechnen mit schlape 3-4 m/s.

Viele Grüße

Ekofun

Laut diese Rechnung mein Generator ist bei 7m/s überfordet.

[Ekofun]

Hallo alerseit,Tabelle die ich grade geschickt habe ist nicht lesbar,mache neue.


--m/s------U/min------Wat
--1---------9---------0,57
--2--------18---------7,56
--3--------27,5------25,5
--4--------36,7------60,4
--5--------45,8-----118,1
--6--------55,0-----204,1
--7--------64,0-----324,1
--8--------73,4-----483,8
--9--------82,5-----688,9
-10--------91,7-----945,0
-13-------119,0----2,076 KW
-16-------146,7----3,870 KW
-20-------183,4----7,56 KW
-25-------229,3---14,765 KW

Kaum zu glauben wi wenig Drehzahl und viel Leistung.?

Parametri: Lambda = 0,6 belastet,für Savonius 0,2 Generator 0,7,gerechnet
mit Formeln:P=v^3*0,62*0,2*0,7*6,75m quwadrat Fläche.

6,75 m hat geplante Savonius Wirkfläche.

Viele Grüße

Ekofun

[Ekofun]

Hallo Bernd,hallo -x-plosiv,

ich versuche nach Gesprech mit PC fachmann meine Savoniusskize schicken.Hoffe sehr und bette zur Got das es klapt.

Vile Grüße

Ekofun

[Bernd]

Hallo Ekofun, ja jetzt hat es geklappt mit der Excel Datei.
So wie du es beschrieben hast scheint es für mich eine sehr stabile Konstruktion zu werden.
Auch das mehrfache Lagern der Welle sollte für eine hohe Sturmfestigkeit sorgen.
Ein 300 Watt Generator ist mit dem Windrad aber sicher total überfordert.
Er würde nur bei kleinen Windstärken ausreichen. Um auch höhere Windstärken zu nutzen,
man muss das ja nicht unbedingt, wäre ein grösserer Generator nötig und auch ein Getriebe sowieso.

Über das Thema sollten wir uns aber in der Generatorrubrik unterhalten.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

danke für Deine Antwort,freut mich sehr Deine bestötigung über Sicherheit.
Nur über meine Tabelle kein Wort?
ist sie richtig oder hat Fehler,bin selber skeptisch 14 KW bei 25 m/s??

Vile Grüße

Ekofun

P.S. werde etwas schreiben bei Generatoren Temen,heute oder in nehsten Tagen.

[Bernd]

Ja die Steigerung der Leistung die im Wind steckt wirkt bei höheren Windgeschwindigkeiten unglaublich hoch.
Tatsächlich steigert sich die Leistung aber nunmal mit der 3. Potenz der Windgeschwindigkeit.
Meist rechne ich überschläglich im Kopf, wobei ich mir gemerkt habe das in 1m² Wind bei 12m/s ca. 1000 Watt stecken.
Davon ausgehend stecken in 24m/s ca. achtmal soviel Energie.
Das dann mal die qm² des Windrades und durch den Wirkungsgrad geteilt kommt man auf die mechanische
Rotorleistung. Ohne jetzt eine Formel zu quälen kommt es also schon hin was du da errechnet hast.

25m/s ist allerdins auch in Bodennähe nur sehr sehr selten zu erwarten, natürlich abhängig vom Standort.
Die höchste Böe bei mir war bislang 44m/s, aber sicher nur für wenige Sekunden, wenn überhaupt.
Längere anhaltende Windgeschwindigkeiten von mehr als 17m/s habe ich im letzten Jahr nicht messen können.
(Längere bedeutet der Mittelwert aus den letzten 10min)

Eine mechanische Bremseinrichtung ist sicher eine gute Idee und kann nie schaden.

Grüsse

Bernd