2 flügeliger C-Rotor

gemeinsame Forenentwicklung eines Rotorprofils

Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon Bernd » Fr 24. Jun 2016, 16:51

Ich halte es für unmöglich eine signifikante Leistungssteigerung bei einem Savonius zu erreichen indem man den Rotor in der Höhe segmentiert.
Ich kann mir auch keinen logischen Grund vorstellen warum das so sein sollte.
Wie Herbert schon schrieb wird die Drehmomentverteilung durch die Segmetierung gleichmässiger, nicht aber der Wirkungsgrad besser.


Grüße

Bernd
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon herbk » So 17. Jul 2016, 09:14

Guten Morgen,
Bernd hat geschrieben:Wie wäre es mal einen flächengleichen Savonius als Vergleich zu testen?
Vielleicht auch einen "normalen" und einen mit diesem Benesh Profil (oder wie das hies).


Gestern war es so weit, der Savonius und ein neuer 2 Flügeliger C-Rotor durften gegen den Sieger des letzten Tests antreten.
Die Testumgebung war die gleiche als letztes mal, deshalb gehe ich nicht weiter darauf ein. Einziger Unterschied: ich konnte die Tische nicht in einen anderen Klassenraum unterbringen. ich habe sie deshalb möglichst Strömungsgünstig auf der "Gegengeraden" an der Wand platziert. Das hat natürlich trotzdem ein wenig behindert, weshalb sich die Windgeschwindigkeit bei der gleichen Gebläseeinstellung wie beim letzten Test (2A pro Motor) nur bei 3,3m/s einpendelte.

Gemessen wurde auch wieder wie letztes mal: 5 Minuten aufzeichnen, Last erhöhen und und 3 Min. warten bis Drehzahl wieder stabil, wieder 5 Min aufzeichnen - usw. Bis man da 5 Rotoren durch hat, das zieht sich....
Zum Frequenz messen habe ich mir abgeschirmte Kabel besorgt, nun funktioniert das auch zuverlässig und ich kann die Rotordrehzahl parallel zur Leistung erfassen.

Hier die Testkandidaten:
C5_3_fl.jpg
C5_3_fl.jpg (157.43 KiB) 4291-mal betrachtet
der altgediente und wegen monatelangem Außeneinsatz schon etwas von Alterserscheinungen gezeichnete 3 Flügelige

C5.jpg
C5.jpg (128.08 KiB) 4291-mal betrachtet
Der 2 Flügelige C5 der auch schon im letzten Test dabei war und ein vergrößerter 2 Flügeliger.
Der Kleine hat die gleichen Flügelproportionen wie der 3 Flügelige, der Große hat die gleiche Abdeckung der Umfangsfläche wie der 3 Flügelige. Bei der Herstellung des Großen habe ich gerätselt, ob ich nur die Leitfläche verlängern soll oder das Profil proportional vergrößern. Ich habe mich dann für proportional vergrößern entschieden...

savonius.jpg
savonius.jpg (121.78 KiB) 4291-mal betrachtet
Und die beiden Savonius Varianten. Der klassische ist mit 30% Überdeckung gebaut, der mit den J förmigen Flügeln irgendwie aus dem Bauch heraus. Ich hatte ihn schon vor einiger Zeit gebaut und, weil ich keine "echten" Parameter für den Benesh gefunden habe, in den Test mit einbezogen.


Hier nun die Testergebnisse:
vergl.jpg
vergl.jpg (95.31 KiB) 4291-mal betrachtet

Eigentlich sind die Messwerte wie erwartet, lediglich der doch sehr deutliche Unterschied zwischen klassischem Savonius und C5 hat mich überrascht. Den großen 2 Flügeligen C5 hätte ich etwas stärker eingschätzt, vielleicht war hier das "proportional Vergrößern" nicht der richtige Weg. Da bei den 2 flügeligen aber nicht nur die Leistung deutlich schlechter ist als beim 3 Flügler, sondern auch das Laufverhalten viel volatiler (Abweichung zwischen Höchst- und Niedrigsdrehzahl bei einer Laststufe) werde ich den wohl auch erst mal ad acta legen...

Die nächsten Ziel sind jetzt ein Dreiflügler ohne Deckscheiben und dann noch etwas an der Flügelform feilen, - vielleicht lässt sich ja noch ein wenig Leistung rauskitzeln... ;) ;)
Gruß Herbert
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon Bernd » So 17. Jul 2016, 22:44

Hallo Herbert und vielen Dank für diesen sehr interessanten Test.
Das der große 2 flügelige gegenüber dem Kleinen keine besseren Ergebnisse erbrachte verwundert tatsächlich ein wenig.
Das hätte ich anders erwartet.
Womöglich befinden sich die Flügeldimensionen des kleineren doch schon in der Nähe des Optimums.

Erstaunlich ist für mich mit welchem Abstand der Savonius in deinem Test abschneidet.
Vielleicht sind 30% schon etwas viel Überdeckung?

Optimierungsspielraum beim C-Rotor befindet sich vielleicht auch in der Anstellung der Leitfläche.
"Den Arsch nach draussen" hatte ja bei der Ursprungs- und einigen anderen Versionen Vorteile erbracht.

Beim "J-Flügel" Savonius stimmen die Proportionen glaube ich nicht. Der "Überströmspalt" ist ja genauso breit wie der Rotor von der Seite betrachtet.
Ich meine das das "Benesh" Profil ganz anders aussah.

Bin froh das du solche Sachen so verifizierbar für uns alle ausprobierst.


Grüße

Bernd
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon herbk » Mo 18. Jul 2016, 06:54

Guten Morgen Bernd,

Optimierungsspielraum beim C-Rotor befindet sich vielleicht auch in der Anstellung der Leitfläche.
"Den Arsch nach draussen" hatte ja bei der Ursprungs- und einigen anderen Versionen Vorteile erbracht.

Als ich begann mit dem C-Rotor zu experimentieren hatte ich die Leitflächen immer separat, damit ich sie unterschiedlich anstellen konnte. Aber bei jedem Versuch hat "Hinterkante am Umfangskreis" die beste Leistung ergeben. Deshalb ist die Hinterkante der Leitfläche ist bei meinen C-Rotoren immer außen.

Der große 2 Flügler ist für diesen Rotordurchmesser wohl einfach etwas zu groß geworden... mal sehen vielleicht probiere ich ja noch mal eine Zwischengröße aus... ;)

Erstaunlich ist für mich mit welchem Abstand der Savonius in deinem Test abschneidet.

Ja, war es für mich auch, ich hatte "nahe am 2 Flügler" erwartet. Von den 30% Überdeckung hatte ich irgendwo gelesen, dass sie gut sind. Weil ich mich noch nie näher mit dem Savonius auseinandergesetzt habe, hab' ich das übernommen.
Nach 2 maligem drüber schlafen denke ich, dass der Luftwiderstand auf der Gegenwindseite beim Savonius und dessen Derivaten das ausschlaggebende ist.

Wie oben schon geschrieben, ich bleibe erst mal am C-Rotor. Gestern habe ich schon die Profile für einen 3 Flügler ohne Deckscheiben ausgefräst, da möchte ich dann mal vergleichen wie viel das bei dieser Rotorgröße ausmacht. Nicht dass ein Großteil der Minderleistung bei den 2 Flüglern auf die fehlenden Deckscheiben zurückzuführen ist.
Gruß Herbert
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon Ekofun » Mo 18. Jul 2016, 07:56

Hallo Herbert,


herbk hat geschrieben:Nach 2 maligem drüber schlafen denke ich, dass der Luftwiderstand auf der Gegenwindseite beim Savonius und dessen Derivaten das ausschlaggebende ist.


Der Wiederstand ist nicht so groß auf gegen Seite,oder?

Cw Werten.jpg
Cw Werten.jpg (377.77 KiB) 4251-mal betrachtet


Grüße,Ekofun
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon Bernd » Mo 18. Jul 2016, 08:02

Da bin ich gespannt denn es wäre sehr schade wenn die Deckscheiben einen großen positiven Einfluss hätten denn ohne
sieht das Ding deutlich gefälliger aus und läßt sich auch einfacher realisieren.
Ich persönlich würde dann lieber größer bauen um eine bestimmte Leistung zu realisieren falls sich ohne Deckscheiben eine Minderleistung ergäbe.

Ekofun beim Savonius dürften die rechts abgebildeten Profile zutreffender sein.
Das C-Profil entspricht schon eher einer Savoniusschaufel als eine Halbkugel denn es handelt sich ja um ein halbes Rohr.
Da wären es dann 1,20 zu 2,30.


Grüße

Bernd
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon herbk » Mo 18. Jul 2016, 08:31

Hi Ekofun,
Das ist der "Widerstandsbeiwert", - den musst Du noch mit der Fläche (Edit: und der Windgeschwindigkeit^2) multiplizieren um den Widerstand zu ermitteln.
LF=0,5*cw*roh*A*v²

Der C-Rotor (zumindest meiner) hat einen besseren Wiederstandsbeiwert als das C Profil, weil ich die "Nase" ähnlich einem Flügelprofil ausforme.
Der Savonius hat viel mehr Fläche die gegen den Wind steht als der C-Rotor und entsprechend mehr Widerstand bietet. Auf der "mit Wind Seite" hat der C-Rotor durch die Leitfläche aber nicht viel weniger aktive Fläche als der Savonius.
Das, denke ich, macht den Unterschied...
Zuletzt geändert von herbk am Mo 18. Jul 2016, 17:24, insgesamt 5-mal geändert.
Gruß Herbert
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon herbk » Mo 18. Jul 2016, 08:43

Da bin ich gespannt denn es wäre sehr schade wenn die Deckscheiben einen großen positiven Einfluss hätten denn ohne
sieht das Ding deutlich gefälliger aus und läßt sich auch einfacher realisieren.

Da bin ich wieder mal zu 100% Deiner Meinung, - und genau deshalb läuft der 2 Flügelige auf meinem "Terrassenwindrad" seit ich ihn habe. :D :D

Aber ich bin auch davon überzeugt, dass die Wirkung der Deckscheiben mit zunehmender Rotorlänge abnimmt. Muss eigentlich so sein, denn wie bei jedem Flügel ist es auch beim C-Rotor Flügel so, dass die letzten x cm keine Leistung mehr bringen.
Gruß Herbert
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon Ekofun » Mo 18. Jul 2016, 15:31

Hallo Herbert,

danke Dir auf Antwort,und betone es ,das ich glaube Deinen Testergebnisen,nur bin sehr enteuscht an so schlechten Werten bei Savoniusrotor.
So hette ich gerne wiessen warum ist das so,das ist alles. :(

Mal ein Beispiel,aber nur Teorie:

Nehmen wir nur eine Stufe vom meinen Savonius an( der der schnell dreht).

D = 0,21m ; H = 0,28 m. Dann ist A 0,0096m^2 pro Stufe.Wenn ich mich nicht irre dann ist Fläche einen Flügel: (0,21^2*3,14/4)/2, mal H.

A = 0,0048 m^2 Pro Flügel.Rechne mit ganze Fläche.

Verlustwiederstand ist 1,2 * 0,0048 = 0,0057.Wirkwiederstand ist 2,3 * 0,0048 = 0,011.

V = 3,3 m/s(rechne mit Deinen Wert.)

P - Verlust = 3,3^3 * 0,61 * 0,0057 =0,13 W

P - Wirk = 3,3^3 * 0,61 * 0,011 = 0,24 W. Gesamt ist das 0,37 W. 1% = 0,37/100 = 0,0037.

Verlusste sind dann 0,13 / 0,0037 = 35,1 % und Wirkung wäre dann 0,24 / 0,0037 = 64,9 %

Da Wind nicht auf ganze Flügel wirkt sollte ca 51 % nehmen,(Anname,da kann man nur spekulieren), so komme auff ca 13,9 % Wirkleistung.

Troztdem,kann ich das schwer verdauen,wenn Wirkungsgrad wirklich so niedrig ist dann lohnt sich nicht solche Rotoren bauen. :( :roll:

Grüße,Ekofun
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Re: 2 flügeliger C-Rotor

Beitragvon herbk » Mo 18. Jul 2016, 16:12

Hi Ekofun,
dass Du aber auch gleich wieder rechnen musst... ;) ;)

So einfach geht das Rechnen da aber leider nicht. Der Satz oben "den musst Du noch mit der Fläche multiplizieren um den Widerstand zu ermitteln" sollte doch nur verdeutlichen, dass mit dem CW Wert alleine nichts anzufangen ist.
Wenn Du wirklich rechnen willst, musst Du auch noch mit einbeziehen, dass sich der Luftwiderstand im Quadrat zur Strömungsgeschwindigkeit erhöht und bedenken, dass die Strömungsgeschwindigkeit am Rotor auf der Gegenwindseite Windgeschwindigkeit + Rotorgeschwindigkeit, auf der "Mitwindseite" Windgeschwindigkeit - Rotorgeschwindigkeit beträgt.
Dann gibt es noch zu bedenken, dass der Luftstrom ja nicht gleichmäßig um den Rotor streicht, sondern durch Rotorform und -drehung irgendwie... und selbst das ändert sich noch mit jedem Grad Anstellung zur Windrichtung.
Deshalb habe ich das Rotor berechnen wollen schon lange aufgegeben, - viel zu viele Unbekannte... ;) ;) :lol:

Aber auch in der von Dir aufgestellten Rechnung ist noch was falsch:
P - Verlust = 3,3^3 * 0,61 * 0,0057 =0,13 W
P - Wirk = 3,3^3 * 0,61 * 0,011 = 0,24 W.
Gesamt ist das 0,37 W. 1% = 0,37/100 = 0,0037.
Der Verlust arbeitet doch gegen die Wirkleistung, Also kann "Gesamt" nicht "Wirk + Verlust" sein, sondern nur "Wirk - Verlust".

Edit:
Und ja, auch ich bin sehr erstaunt über die geringe Leistung des Savonius...
Gruß Herbert
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