Welches Flügelprofil für einen Darrieus ?

[Bernd]

Hallo Leute,
Da in unserem Forum gerade interessante Ideen zu einem HighTech Darrieus Rotor diskutiert werden,
viewtopic.php?f=4&t=363 möchte ich eine weitere Frage in diesem
eigenen Thread einflechten. Es ist die Frage nach der Wahl des Flügelprofils für einen Darrieus !

Bei keiner anderen mir bekannten Bauart eines Windrades gibt es so kontroverse Meinungen
zur optimalen Ausgestaltung der Flügel, was Profil, Grösse und auch mögliche Anstellwinkel anbelangt.
So findet man Darrieuskonstruktionen mit Schullineal schmalen sehr filigranen Flügeln, als auch dicke Brummer
wie sie z.B. an Ropatec Konstruktionen zu finden sind.

Ich fände es schön wenn sich eine Diskussion ergibt bei der die Vor- und Nachteile dieser Varianten
angesprochen werden und wir vielleicht gemeinsam eine für uns passende Profilform finden.
Meine Startfragen lauten, wie finden wir ein passendes Profil ?
Warum differieren die Formen beim Darrieus so extrem ?
Muss das Profil bei einem aktiv verstellten Darrieus ein anderes sein als bei einem festen ?
Wo finde ich weiter gehende Informationen ?
Kann man Erkenntnisse für Horizontalläufer (Auftriebsläufer) uneingeschränkt für den Darrieus anwenden
oder müssen wir hier, bedingt durch die Kreisbahn, umdenken ?

Grüsse

Bernd

[Flo Celle]

Das ist ein schöner Thread

Ich beschäftige mich ja in meinem Windkanll unterandrem auch mit diesen profiel formen !

Ich denke man sollte erstmal grundsätzliche grundlagen schaffen !

Die dicke des Profiels beinflust das verdrängen der Strömung also je dicker das Proviel desto mehr auftrieb könnte man meinen aber da kommt dann der facktor Wieder stand ins Spiel also je dicker ein proviel desto mehr wiederstand in unserm Fall geringere Drehzahlen .

dann die Proviel Tiefe da gibt es auch viele unterschiedliche meinungen und angaben meine erfarhung hat gezeigt das die proviel tiefe viel mit einem fänomen zu tun hat das in der "normalen" Arodynamik und stömungs lehre nicht oft vorkommt .
Der anstellwinkel eines proviels und dessen Tiefe und somit die verdrängeung von luft massen oder viel mehr UMLENKUNG speilt eine große rolle und nach meiner erfahrung einer der entscheindenne rollen . Rein teoretisch könnte man einfach mit einer Graden schräg angestellten platten auch einen großen "auftrieb" bekommen doch ganz so einfach ist es dann doch nicht .... Leider

grade beim Darrieus Rotor spielt denke ich die wirbel vermeidung eine wichitge rolle da die drehzahl ja hör ist als die wingeschwindigkeit bewgen sich verwirbelungen kaum aus dem drebreich raus bis die nächste Tragfläche sie durch streift auserdem je weniger verwirbelungen desto leiser auch die tragflächen ! ganz kann man sie natürlich auch nicht vermeiden !

Das sind überwigend meine erfahrungen die ich an hand von versuchen in meinem windkanal gemacht habe da ich aber kein Labor eqwipment habe können da natürlich auch Fehler drin sein!


Gruß Flo

[seb]

...schöner neuer Thread!
Die Entwicklung beim Horizotalachser ging ja auch vom NACA-Profil in seinen verschiedenen Formen zum
NREL-Profil. Von der Aerodynamik her sind da schon einige Parallelen. Beim Darrieus kommt der zum Wind ständig wechselnde
Anstellwinkel hinzu der sicher einen Einfluss auf die Profilwahl hat.
Ein Profil, welches sich der Kreisbahn des Rotors anpasst würde ich allerdings nicht wählen. Das macht nur bei Windstille Sinn.
Ist das System in Bewegung, so soll ja unser Repeller schneller als der Wind sich drehen. Somit "streckt" sich
die Kreisbahn (auf der sich unsere Flügel sich drehen) virtuell und eine Kreisbahn-Anpassung wird damit "fast"
unnütz.

...ob ich mal gaaanz lieb bei Envergate anfrage, welchen Tip sie uns geben könnten???

Noch ein kleiner Artikel zu Profilgebung von Windradflügeln:

NREL Airfoil Families for HAWTs.pdf

(1.2 MiB) 1523-mal heruntergeladen

Viele Grüße

Seb.

[Bernd]

Flo mit dir haben wir natürlich einen "Trumpf" im Bestreben Profilformen zu testen.
Deine Ausführungen fand ich sehr interessant. Auch der Einwand das der Flügel im Kreisumlauf
evtl. durch die eigenen Verwirbelungen läuft, finde ich gut.
Vielleicht ist es auf der anderen seite sogar ein Vorteil das der Vertikalläufer quasi "mehrmals" durch
die gleiche Luft läuft. Vielleicht ist das unter Umständen sogar ein Wirkungsgradvoteil, wenn alle anderen
Rahmenbedinungen passen.

Seb ob eine gewisse "Kreisbahnprofilierung" nicht doch Sinn macht? Immerhin schiebt ein gerader Flügel
ständig etwas Luft mit seinem Heck, evtl. auch mit der Front, je nach Befestigungspunkt, im Kreisumlauf
permanent "zur Seite".
Daran ändert auch die Schnellaufzahl oder der scheinbare Wind nichts, das liegt schlicht an der Kreisbahn.
Genaueres würden vermutlich nur Vergleichsmessungen offenbaren.
Wichtiger erscheint mir aber noch die Frage ob ein symetrisches oder ein asymetrisches Profil für
einen Darrieus eher von Vorteil wäre.
Der "klassische" Darrieus hat nach meinem Wissensstand eher symetrische Profile, was nicht bedeuten
muss das es nicht noch wesentlich besser geht.

Grüsse

Bernd

[seb]

Hallo,

Habe mal wie angekündigt bei ENVERGATE angefragt, hier das (logisch) freundliche,
aber nicht sehr aussagekräftige Ergebnis:

"...Wir freuen uns über das Interesse an den technischen Aspekten unserer Produkte.
Wir verfolgen natürlich die Diskussionen auf verschiedenen Plattformen.
Es handelt sich hierbei um ein speziell entwickeltes envergate Flügelprofil."

Ist ja aber schon ganz nett, daß sie geantwortet haben. Andere hätten´s erst gar nicht getan.

Für uns heisst das also: Hirnschmalz und wunde Finger beim Suchen.

Seb.

[Bernd]

Wir verfolgen natürlich die Diskussionen auf verschiedenen Plattformen.

Die kannten deine Frage also schon bevor du sie ihnen schicktest !

Grüsse

Bernd

[seb]

Klar!
Vielleicht hätten sie ja doch eine Richtung gegeben.
Aber so ist das halt.

Seb.

[Bernd]

Nagut, dann wollen wir die Jungs in der Schweiz mal grüssen.
Hallo liebes Envergate Team Huhuuuu *wink* Wir finden eure Konstruktion spitze !
Falls ihr noch ein Testfeld in Deutschland braucht, in meinem Garten wäre noch Platz.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Ich will noch mal auf den Effekt der Profilierung im Sinne der Kreisbahn zurück kommen.
Tobi hatte mal zwei wunderbare Grafiken angefertigt die verdeutlichen was ich meine.
Hier also erstmal die Bilder :



Folgendes Beispiel:
Gehen wir mal davon aus das der Rotor mit den abgebildeten Profilen mechanisch bei Windstille gedreht wird.
Bei der oberen Abbildung kann man sich dann unschwer vorstellen das das "Heck" des Profils
ständig Luft nach seitlich aussen drängen muss.
Das gleiche gilt für die Front des Profils, die ständig etwas Luft zum Rotorinneren hin drücken würde.
Bei dem Profil der unteren Abbildung wäre das nicht der Fall, es würde wie ein symetrisches Profil wirken,
obwohl es asymetrisch geformt ist. Es hätte deutlich weniger Widerstand, der Rotor liesse sich leichter drehen.

Aber wer dreht schon einen Rotor manuell bei Windstille ? :)

Jetzt kommt meine Überlegung:
Im realen Betrieb eines Darrieus scheint für das Flügelprofil der Wind fast immer von vorn zu kommen.
Das haben wir ja schon festgestellt das sich dieser Effekt mit zunehmender Schnellaufzahl vergrössert.
Mit anderen Worten wäre bei Wind direkt von vorn (unendlich hohe Schnellaufzahl) die Biegung des Profils hinderlich.
Hier müsste die Profilsehne wieder schnur gerade verlaufen
.
Meine Theorie ist daher das eine optimale Kreisbahnbiegung schwächer als die in der oberen Abbildung
ausfallen müsste, je nach Schnellaufzahl, vorhanden sollte sie aber schon sein.
Ich stelle daher mal die Theorie auf das sich eine optimale "Krümmung" ergibt, wenn man die in der
oberen Abbildung zu sehende "maximale" Krümmung, etwa um den Faktor der Schnellaufzahl abschwächt.
Das heisst das man die maximale Krümmung bei z.B. einer Schnellaufzahl von 4 auf ein viertel reduzieren sollte.
Wenn sich also zwischen geradem Profilverlauf und maximal gekrümmt ein bestimmter Wert ergibt, dann
krümmt man nur 1/4 davon.

Was haltet ihr von dieser Überlegung ?

Sie würde sich übrigens mit dem decken was ich mal in einem riesen PDF nachlesen konnte. Dort hatte man
diverse Tests mit Blattprofilen durchgeführt und das Chamber, also die Krümmung, war im optimalen Fall
recht klein, ich wunderte mich damals darüber, aber vielelicht ist das die Erklärung ?
(Leider finde ich das PDF gerade nicht )

Grüsse

Bernd

[seb]

Hallo Bernd,

Meine Theorie ist daher das eine optimale Kreisbahnbiegung schwächer als die in der oberen Abbildung
ausfallen müsste, je nach Schnellaufzahl, vorhanden sollte sie aber schon sein.
Ich stelle daher mal die Theorie auf das sich eine optimale "Krümmung" ergibt, wenn man die in der
oberen Abbildung zu sehende "maximale" Krümmung, etwa um den Faktor der Schnellaufzahl abschwächt.
Das heisst das man die maximale Krümmung bei z.B. einer Schnellaufzahl von 4 auf ein viertel reduzieren sollte.
Wenn sich also zwischen geradem Profilverlauf und maximal gekrümmt ein bestimmter Wert ergibt, dann
krümmt man nur 1/4 davon.

Was haltet ihr von dieser Überlegung ?

Sehr viel und auch mein Reden (selber Thread, nur weiter oben):

Ein Profil, welches sich der Kreisbahn des Rotors anpasst würde ich allerdings nicht wählen. Das macht nur bei Windstille Sinn.
Ist das System in Bewegung, so soll ja unser Repeller schneller als der Wind sich drehen. Somit "streckt" sich
die Kreisbahn (auf der sich unsere Flügel sich drehen) virtuell und eine Kreisbahn-Anpassung wird damit "fast"
unnütz.

Dein Ansatz sich an der Schnelllaufzahl des Rotors zu orientieren ist auch sehr schlüssig, egal bei welcher Windgeschwindigkeit!
Prima, es geht voran...

Hatte noch etwas zu Envergate-H-Rotor geschrieben bezüglich der Flügelform. Guck mal.

Viele Grüße

Seb.