Wie entsteht Aufttrieb

[homatec]

Hallo,

ich habe da eine geradezu "kezerische" Seite entdeckt.
http://www.aeronautics.ws/optimization.html


In der Mitte der Seite wird ein sehr einfaches Profil bei großen Anstellwinkeln gezeigt

Acceleratin Airfoil.gif (22.55 KiB) 8167-mal betrachtet

Wenn die Messungen dort stimmen müsste der Cannstein Flügel mehr leistung bringen, wenn er die Hinterkante näher als die Vorderkante beim Drehpunkt ist. Auf so eine Idee kann man eigentlich nicht kommen wenn man ein wenig Strömungslehre gelesen hat.

Allerdings variiert der Anstellwinkel bei Vertikalläufern im Umlauf stark, und das abhängig von der Schnelllaufzahl. Der Flügel wird ja immer vom "scheinbaren Wind" angesträmt.

Bin mal gespannt auf eure Meinung.

Grüße

Rainer

[Bernd]

Ohne mir jetzt diese Seite reingezogen zu haben möchte ich bei Bewertungen der aerodynamischen
Umströmungen immer darauf hinweisen, das bei einem Vertikalläufer ganz im Gegensatz zu den
Versuchen mit Auftriebsprofilen, der Wind eben NICHT immer von vorn kommt sondern die Lage
laufend wechselt. Wie du schon richtig geschrieben hast gibt es dort den resultierenden "scheinbaren Wind".
Je schneller das TSR (Schnellaufzahl), desto eher scheint für den Flügel der Wind von vorn zu kommen.

Nach meinen Verständnis lassen sich daher die Ergebnisse an Profilen, die für die "normale" Auslegung
mit permanenter frontaler Anströmung optimiert wurden, nicht einfach für Vertikalläufer übernehmen.
Zusätzlich macht es auch noch einen riesen Unterschied ob der Vertikalläufer mit einem TSR deutlich
über 1 rennt oder gleich 1 oder darunter.
Aus diesen genannten Gründen kann ich persönlich die Ergebnisse die sich ergeben würden wenn
man beim C- Rotor nach Erkenntnissen aus dem Tragflügelprofil agiert, nicht einschätzen,
was nicht heissen soll das man es nicht ausprobieren sollte.

Grüsse

Bernd

[homatec]

Hallo Bernd,

der Wind den ein Flügel zu spüren bekommt ist immer der scheinbare Wind, der sich aus dem realen Wind (so wenn du auf der Wiese stehst) und der Stömung die durch Geschwindigkeit zusammensetzt.
Da die meißten aerodynamischen Profile lediglich +/- 10° Anströmwinkel können benötigt ein reiner Auftriebsläufer eine Schnelllaufzahl (schneller als der Wind). Beim Darrieus geht das ab 3. Deswegen dar auch kein Generator oder Getriebe unter TSR 3 bremsen, da ist einfach kein Drehmoment da.

Beim Cannstein sieht das anderst aus. Bei den kleinen Geschwindigkeiten ist es eine fast reiner Wiederstandsläufer.
Hat schon mal jemand mit Profili2 oder XFRS5 (Xfoil) Polaren zum Cannstein gerechnet?
Aber Achtung XFoli ist nicht für turbulente Stfrömung geschreiben.

Nun aber zu den Aussagen der verlinkten Seite. Die behaupten schlichtweg Bernulli sei ein Sonderfall.
Allerdings könen das auch Meßfehler im Winkanal sein.

Um das zu Testen müssteset du den Cannsteinflügel mit der Vorderkante stark anstellen. (Beim Linksdrehenden Rotor das Profil degen den Urzeigersinn anstellen)

Probiers aber nur aus wenn du die Idee dahinter verstanden hast.

Grüße

Rainer

[Bernd]

Sonst funktioniert es nicht ?

Grüsse

Bernd

[homatec]

Hallo Bernd,

setzen wir vorraus, dass die obige Grafik stimmt. Dann hat dies Kreisprofil seinen optimalen Betriebspunkt bei ca. 15 ° Anstellwinkel. Hier wäre das Verhältnis zwischen Auftrieb und Wiederstand am Größten.
für die Praxis heißt das die Vektoren der Windgeschwindigkeit und des scheinbaren Windes (Winkelgeschwindigkeit) dürfen nie größere Winkel Größer als 15 ° erreichen. Das geht erst ab einer gewissen winkelgeschwindigkeit (Schnellaufzahl >>1).

Ein normaler Darrieus erreicht das bei ca. 2,7. Darunter bewegt er sih in der sogenannten "Dead Zone". Deswegen auch die rastmomentfreien Generatoren für diesen Windradtyp. Der rotor hat unten heraus kaum Drehmoment.

Grüße

Rainer

[Menelaos]

Moin!

Dann hat dies Kreisprofil seinen optimalen Betriebspunkt bei ca. 15 ° Anstellwinkel

Wieso gerade bei 15 Grad?
So wie ich das auffasse meinst du damit den Winkel bei dem (jetzt mal auf einen Horizontalläuferbezogen) die Strömung abreißt, richtig?
Das hängt doch sehr stark vom gewählten Profil ab.
So ist ein NACA 4412 zum Beispiel wesentlich empfindlicher als z.B. ein NACA 0018 gegen strömungsabriss.

Nun ist der C- Rotor ja zumindest theoretisch auch teilweise ein Auftriebsläufer bzw. macht er sich diesen Effekt in einigen Bereichen in denen er "gegen den scheinbaren WInd anströmt" zunutze. Dass dies aufgrund der geringen SLZ nicht vollkreisig möglich ist hast du ja bereits erklärt und da stimme ich auch zu und ich denke dass es durch die Optimierung der Richtigen Form und ANpassung des Vorflügels (sicherlich auch in Bezug auf die Richtige Dimensionierung des Leitflügels) möglich ist, diesen Bereich der laminaren Abströmung zu erweitern und damit einen gleichmäßigeren Vortrieb zu ermöglichen und ggf die SLZ etwas zu erhöhen.
Hier sind, ähnlich wie bei Kunstflugzeugen nicht hohe Gleitzahlen entschiedend sondern ein Profil welches über einen großen Anströmwinkel Auftrieb entwickeln kann, wenn auch nur mäßig...zumindest sehe ich das momentan so.

Max

[homatec]

Hallo Max,

die Strömung reißt bei beiden oberen Profilen bei 15 ° noch nicht ab.
Klar ist jedoch dass dann die Grenzschicht nicht meht laminar anliegt und auf der Profiloberseite schon weit vorne turbulent wird.
Spätestens ab dem Zeitpunkt wenn mehr Wiederstand als Auftrieb erzeug wird ist es aus und der Rotor will sich rückwärts drehen. Da hilft dann nur noch die Massenträgheit oder ein 2. Flügel dem Leistung geklaut wird.
Deshalb sollte die SLZ so ausgelegt werden dass der Winkel nie erreicht wird. Allerdings passiert gernau das immer beim Anlaufen.
Fast alle großen Darrieu sind deshalb mit einer Anlaufhilfe ausgestattet oder werden motorisch angefahren.

Noch mal zum Thema scheinbaren Wind: Stellt euch vor ihr sitzt auf dem Windrad wie auf einem Karusell. In der Hand haltet Ihr eine Windfahne vor euch. Diese Fahne darf dann im Betriebspunkt nicht weiter als 15 ° von der Profilnulllinie abweichen.
Viel Spass auf dem nächsten Spielplatz.
(Ich bin früher viel gesegelt. Das einzige was ich hier zu spüren bekomme ist der scheinbbare Wind sobald sich das Boot vorwärts bewegt.)

Grüße

Rainer

[Bernd]

Hallo Rainer, das hast du sehr anschaulich erklärt, finde ich prima denn mit dem Begriff
"scheinbarer Wind" konnten sicher nicht alle etwas anfangen.

Grüsse

Bernd