Schnelllaufzahl abhängig von Anzahl der Rotorblätter?

wieviel Energie steckt im Wind

Schnelllaufzahl abhängig von Anzahl der Rotorblätter?

Beitragvon Physik-Niete » So 1. Feb 2015, 19:30

Hey Leute,

wie kommt es dazu, dass mit abnehmender Anzahl der Rotorblätter bei horizontalachsigen Schnelläufer die Schnellaufzahl höher wird? Also warum haben Windkraftanlagen mit nur einem Rotorblatt eine höhere Schnelllaufzahl als welche mit zwei oder drei?

Und warum wird wie hier zb: http://windenergie-rgd.jimdo.com/physik ... llaufzahl/ gesagt, dass Schnellläufer Windräder mit Schnelllaufzahlen 2,5-15 sind? Kann die Schnelllaufzahl nicht höher als 15 sein?

Liebe Grüße
Physik-Niete
 
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Re: Schnelllaufzahl abhängig von Anzahl der Rotorblätter?

Beitragvon Bernd » So 1. Feb 2015, 22:34

Kann die Schnelllaufzahl nicht höher als 15 sein?

Mit nur einem Rotorblatt liegt die Schnelllaufzahl bei einem horizontalen Windrad laut Grafik bereits bei ca. 15.
Weniger als ein einziges Rotorblatt zu verwenden wird dann schwierig. ;)


Grüsse

Bernd
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Re: Schnelllaufzahl abhängig von Anzahl der Rotorblätter?

Beitragvon Ekofun » Mo 2. Feb 2015, 00:03

Schnelllaufzahl sagt uns um wieviel mal sich Rotor schneller dreht als Windgeschwindigkeit.Bei mehr Flügel ist TSR klein und je weniger Flügel TSR ist höher.Das kann man nicht nach Wunsch in höhe treiben,es sind Grenzen gegeben.

Denke mir das so: habe 3 Flügel und will große Drehzahl,das geht bis eine punkt gut aber dann wenn der Drehzahl zu schnell wird kann der Wind nicht mehr durch Blätter gehen,Rotor wird zu Hindernis und Wind geht vorbei.So denke ich mir das,ein Drittel von Windgeschwindigkeit soll durch Rad gehen,dann ist Wirkung optimal,und TSR hat eine Zusammenhang damit.

Bin kein exsperte drin,aber so erklehre mich Ihre Frage.Vom Profielen und Aerodinamik weiss wenig,nachmahen kann ich aber nicht berechnen oder so was.

Grüße

Ekofun
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Re: Schnelllaufzahl abhängig von Anzahl der Rotorblätter?

Beitragvon Bernd » Mo 2. Feb 2015, 22:10

Jedes Rotorblatt "erntet" in seinem Umlauf etwas von der durch den Rotor hindurch strömenden Windenergie ab.
Das zieht Einflüsse auf die Luft hinter dem Rotorblatt nach sich.
Bei nur einem einzigen Rotorblatt muss diese Rotation wesentlich schneller erfolgen um einen gleichmässigen
"Ernteeffekt" zu erzielen.
Würde ein mehrblättriges Windrad auch so schnell drehen dann würden sich die Auswirkungen, die jedes Rotorblatt auf den
Windstrom hat, zu einer Beeinflussung des nachfolgenden Rotorblattes führen.
Wenn das nächste Rotorblatt zu schnell dem vorherigen folgt dann läuft es praktisch in dessen "Windschatten" und das wäre nicht gut.

Das gleiche gilt sinngemäß auch für ein Windrad mit nur einem einzigen Rotorblatt.
Rotiert dieses zu schnell dann beeinflusst es sich selbst, bzw. rennt das Rotorblatt dann durch seinen eigenen "Windschatten".


Grüsse

Bernd
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Re: Schnelllaufzahl abhängig von Anzahl der Rotorblätter?

Beitragvon lorenzen@aqua-europe » Mi 6. Apr 2016, 17:38

Hallo Physik-Niete,
mit größerer Schnelllaufzahl wird die Flügelbreite kleiner. Beispiel: Sei bei einer SLZ=2 die errechnete Flügelbreite der Konstruktion 45cm dann kann man einen 10 Flügler mit je 4,5 cm Flügelbreite oder einen 3 Flügler mit je 15cm Flügelbreite oder eben einen 1 Flügler mit 45 cm Flügelbreite wählen. Wird jetzt für diese Konstruktion eine höhere Schnelllaufzahl gewünscht, sagen wir SLZ=6 dann muss die Gesamtflügelbreite verringert werden auf 15cm. Bei einem 10 Flügler also 1,5cm pro Flügel. Damit siehst du, dass bei hohen SLZen die Zahl der Flügel konstruktiv bedingt kleiner wird, denn Flügel mit 1,5cm Breite sind bei geforderter Profilgenauigkeit und Stabilität schwierig herzustellen. Außerdem bekommt man mit sehr schmalen Flügeln bei niedrigen Windgeschwindigkeiten Probleme mit dem Anlaufverhalten.
Beim Horizontalachser beeinflussen sich die einzelnen Flügelumströmungen nicht, bei Vertikalachsern muss dies in Kauf genommen werden, der "Unterlaufflügel" hat im Nachlauf des "Oberlaufflügels" eine sehr wahrscheinlich ungünstigere Anströmung und daher Beitrag zum erzeugten Gesamtdrehmoment. (Würde mich interessieren ob man dies in Form von Schwankungen im Drehmomentverlauf sehen kann, eventuell Rückschlüsse auf Nachlaufwirbelfrequenz ableiten kann, Stickwort: Karmansche Wirbelschleppe/-straße, Strouhalzahl).
Seh dies mit der SLZ und Anzahl Flügel wie auch fertigungstechnischen Rahmenbedingungen als Vorteil. Du hast diese Parameter als Konstrukteur in der Hand, du entscheidest. Rein theoretisch ist die SLZ also nicht von der Zahl der Flügel abhängig. Du entscheidest wieviel Flügel und für welche SLZ das Windrad ausgelegt wird. (Ob es die konstruktiven Werte dann erreicht ist eine andere Frage, für Kleinwndkraftanlegen das Stichwort: Reynoldszahl meist zu klein für große SLZ, wobei nach meiner Kenntnis der Reynoldszahl-Einfluss theoretisch bisher nicht untersucht ist - wer weiss was?)
Grüße
Arne
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Re: Schnelllaufzahl abhängig von Anzahl der Rotorblätter?

Beitragvon Famzim » Do 7. Apr 2016, 16:56

Hallo zusammen

Für mich sind Simulationen erst mal nur Gedankenmodelle, die in ein PC Programm getipt werden, und ohne gemessene Nachweise, dann Bilder und Fime erzeugen.
Wie weit diese der Wahrheit kommen sei mal dahin gestellt.
So ist das teilen einer Blattbreite durch die Anzahl der Blätter eher daneben getippt.
Da in der Aerodynamik sich allerdings sehr viel quadratisch verhällt ! denke ich das man zb nicht durch 10 Blätter wie in der Beispielsrechnung, sondern durch Wurzel aus der 10 teilen sollte .
Da kommt dann eine Blattbreite von 14,2 cm heraus, was eher einer vernünftigen Blattbreite entspricht.
Das arbeiten mit der Rezahl ist nur bei gleichen Bedingungen sinnvoll, also gleiche Geschwindigkeit und Blattiefe.
Sie dient dazu bei gleichen Bedingungen das am besten geeignete Profiel zu finden.
Vergleicht man ein schmaleres Blatt mit entsprechent höherer Geschwindigkeit, geht das leicht nach hinten loss, wird aber immer wieder gerne gemacht.
Um Strömungen an einem Blatt zu beobachten und aus zu werten, wurden diese für Turbienen in einen Wasserkanal gehalten und beobachtet.
Am aufgestauten oder abgesenkten Verhalten der Wasserströmung konnte dann Druck und Sog erkannt werden.
So könnte "" auch ein H Rotor komplett in fliessendes Wasser gehalten werden, um mal zu beobachten welche Richtung die Strömung vor; im ; und hinter dem Windrad nimmt.
Durch Drehmoment-Messungen an einem Tragarm, kann auch gemessen werden, wann Schub oder Bremswirkung, und vor allem WO bei einem Umlauf entsteht.
Ich weis das das eigentlich einem Vorschungsauftrag gleicht, aber ohne gemessene Daten kommt immer die Glasskugel mit rein.
Das hat die Sache aber nicht verdient, sondern sollte auf beweisbahren Daten aufgebaut sein.
Nun aber genug gemeckert :oops:

Gruß Aloys.
Famzim
 
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