Leistungsvergleich Darrieusprofile

Re: Leistungsvergleich Darrieusprofile

Beitragvon seb » Di 15. Feb 2011, 19:29

Hallo,

Erstaunlicherweise wird das Profil eines VAWT´s nur bei extrem langsamen Drehzahlen, fast im Stillstand,
von allen Seiten angeströmt. Je schneller es dreht, desto gerichteter ist die tatsächliche Anströmung des Profils.
Sie "pendelt" eher zwischen positivem und negativem Anströmwinkel hin und her.
Um das zu verdeutlichen habe ich mal folgende Skizze angefertigt:
Das Windrad dreht mit einer TSR von 2,0.
Blaue Pfeile kennzeichnen die tatsächliche Windrichtung, die schwarzen Pfeile sind die Drehrichtung des Rotors (
doppelt so lang wie die des Windes).
Grüne Pfeile stellen die tatsächliche Anströmrichtung und -geschwindigkeit des Profils dar.
relat.Windrichtung.jpg
relat.Windrichtung.jpg (21.37 KiB) 11523-mal betrachtet

Hier sieht man sehr deutlich das Pendeln.

Viele Grüße

Sebastian
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Re: Leistungsvergleich Darrieusprofile

Beitragvon Bernd » Di 15. Feb 2011, 23:11

Ja genau, im Umlauf ergibt sich, je nach Position des Blattes auf der Kreisbahn, eine individuelle
tatsächliche Windrichtung und auch eine individuelle tatsächliche auf das Blatt wirkende Windgeschwindigkeit.
Bei einem Rotor der mit einem TSR 2 dreht wirkt auf das Blatt auf der Gegenwindseite die dreifache Windgeschwindigkeit
wie auf der Mitwindseite. Da wo viel Windgeschwindigkeit wirkt kann man aber auch viel Enegie ernten. ;)

So ist der immer wieder gern von HAWT Anhängern hervorgeholte Mythos das die Gegenwindseite eines VAWT dessen
Wirkungsgrad begrenzen würde weil das Blatt ja "mühselig gegen den Wind anlaufen müsste" nach meiner Überzeugung
ausgemachter Blödsinn denn das genaue Gegenteil ist der Fall. Dieser Mythos ist, wenn überhaupt, nur für reine Widerstandläufer gültig.
Trotzdem liest man diese Argumentation immer wieder als Begründung für den angeblich "bauartbedingten schlechten
Wirkungsgrad und Nachteil von Vertikalwindrädern", auch von Leuten die sich seit vielen Jahren mit der Windenergie befassen. ;)
Es zeigt meiner Meinung nach deutlich wieviel Unverständnis und Unwissenheit beim Thema Vertikalwindräder noch vorhanden ist.

Richtig komplex wird es dann wenn man versucht die einzelnen Rotationspositionen energetisch zu bewerten, denn nicht
auf allen Positionen im Umlauf erzeugt das Blatt die gleiche Menge an Vortriebsenergie.
So gibt es Positionen die ganz erheblich zum energetischen Gesamtertrag beitragen und andere die weit weniger
dazu beitragen oder schlimmstenfalls dem Ertrag sogar entgegen wirken. Ergo muss das Vertikalwindrad nach meiner
Meinung so konzipiert sein das es versucht vornehmlich die energetisch ertragreichen Positionen mit deren Anströmungswinkeln
und deren resultierenden Windgeschwindigkeiten optimal ausnutzen.
Ich glaube das hier ein Inovationsschub vorhanden sein könnte, in der Gewichtung der energetisch wichtigen Rotationspositionen.

Beim HAWT hat man es da viel viel einfacher. Das Blatt wird, wie Finn schon sagte, immer gleich angeströmt, ganz
gleich auf welcher Rotationsposition es sich im Umlauf gerade befindet.

Habt ihr gewusst das bei den meisten Auftriebsprofilen die im amerikanischen VAWT Forum simuliert wurden, sich die
"Unterdruckblase" auf der dem Rotorinneren zugewendeten Profilseite ausbildete ? :o
Das bedeutet das die Auftriebsprofilseite, also das was bei einer Flugzeugtragfläche oben wäre, zum Rotorinneren hin zeigen muss !
Zumindest ist es das was auch ich bei meinen Versuchen nur durch Zufall heraus fand. Zuvor montierte ich die Flügel immer so das
sich die Auftriebsseite eines asymetrischen Flügels am rotoräusseren Rand befand. Das war falsch.

Bei dem Delfter Profil ergibt sich durch die falsche Montageweise (Auftriebsseite aussen) ein ganz erheblicher Leistungsverlust von
ca. 35 % und das obwohl das Profil nicht mal sehr ausgeprägt asymetrisch geformt ist.
Trotz dieser Erkenntnis wird im Amiforum weiterhin fleissig mit falsch herum montierten Blättern simuliert... :)
(Und ergo daraus auch die falschen Schlüsse gezogen...)

Grüsse

Bernd
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Re: Leistungsvergleich Darrieusprofile

Beitragvon seb » Mi 16. Feb 2011, 07:53

Hallo Bernd,

Sehr schön geschrieben, dem kann ich nur beipflichten!

Der Denkansatz, daß nur an bestimmten Positionen und Profilseiten der Auftrieb erzeugt wird muß
weiter verfolgt werden. Auf dem daraus resultierendem Verständnis werden sicherlich noch
einige Entwicklungen folgen.

Was das Profil angeht ist zusammen zu fassen:

Es muss 3 Dinge aufweisen:

- einen niedrigen Cw-Wert über einen weiten Anström-"Sektor" (d.h. da das Profil aus etwa +/- 30 Grad
angeströmt wird ergibt sich ein Sektor von 60 Grad)
warum?: ein niedriger Cw-Wert läßt das Windrad schneller laufen, gerade im Gegenwind

- einen möglichst hohen Auftrieb liefern.
warum?: logisch, für viel Drehmoment

- einen sehr weiten Re-Zahlenbereich aufweisen:
warum?: Damit ist sichergestellt, daß das Windrad 1. bei Betriebsgeschwindigkeit die erhoffte Leistung bringt
und 2. aber auch von selber schon bei niedrigen Windgeschwindigkeiten anläuft und schnell auf Touren kommt.

.... eine eierlegende Woll-Milchsau also...

Viele Grüße

Sebastian
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Re: Leistungsvergleich Darrieusprofile

Beitragvon Bernd » Mi 16. Feb 2011, 21:50

Immerhin bin schon sehr froh das die Werte, die ich auf meinem Prüfstand im Laufe der vielen Tests
seit dem Bau meines Prüfstandes ermitteln konnte, ständig angestiegen sind. :)

Die ersten Messungen lagen mal bei ca. 0,6 Watt und stammten von einem fehlproportionierten C-Rotor Blatt.
Im laufe der Zeit wuchsen die ermittelten Leistungen des C-Rotors dann bis auf ca. 1,1 Watt an.

Bei den Auftriebsprofilen fing es mal knapp unter 1 Watt an und hat sich jetzt im Laufe der Zeit auf knapp
über 1,6 Watt gesteigert. Ich denke es ist an der Zeit auf Basis solch eines leistungsfähigen Profils ein
richtiges Vertikalwindrad zu bauen. :)

Grüsse

Bernd
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Re: Leistungsvergleich Darrieusprofile

Beitragvon Bernd » Do 17. Feb 2011, 21:49

Ich habe heute nochmal genau die Abstände von der Profilvorderkante und dem Heck zur Rotorachse gemessen.
So konnte ich den Anstellwinkel genau kontrollieren.
Bei dem Delfter ergab sich mit meiner " 2 schichtigen Pappkorrekturunterlage" sogar nicht nur eine Korrektur des
"Nase nach Innen" Winkels sondern es lag schon ein leichter Anstellwinkel in die andere Richtung vor, die
Nase zeigte also schon ganz leicht nach Aussen. Das habe ich dann zunächst auf 0 Grad korrigiert.

Ich habe dann diverse Leistungsmessungen ausgeführt und Beschleunigungszeiten sowie Leerlaufdrehzahlen
ermittelt. Im Augenblick sieht es so aus als ob eine Montage auf 0 Grad oder ein ganz ganz leichter Winkel
"Nase nach Außen" zu den besten Resultaten führen.

Allerdings scheinen die negativen Auswirkungen eines etwas grösseren Anstellwinkels "Nase nach Innen" bei meinen
Testprofilen stärker zu sein als bei einem etwas grösseren Anstellwinkel "Nase nach Aussen".
Ich hätte es ehrlich gesagt anders herum vermutet.

Jetzt werden ich anhand meiner Millimeter Messungen bis zur Rotorachse mal die Anstellwinkel berechnen. :)

Grüsse

Bernd
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Re: Leistungsvergleich Darrieusprofile

Beitragvon seb » Do 17. Feb 2011, 23:49

Sehr interessant, und sehr wichtig für das Verständnis der Aerodynamik
eines H-Rotors. Wahnsinn, diese Erfahrungen sind mehr als Gold wert!

Jetzt muss es mal ans Flügelfertigen gehen. :D
Ein kleiner Rotor ist zwar ganz schön, ein Großer aber
noch schöner! 8-)

Sebastian
Viele Grüße

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Re: Leistungsvergleich Darrieusprofile

Beitragvon Wolle » Mo 28. Feb 2011, 12:31

Hallo,

gibt es eigentlich eine Vorlage, z.B. als PDF oder ähnliches, für das DU-06-W-200 zu downloaden?

Grüße Wolle
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Re: Leistungsvergleich Darrieusprofile

Beitragvon seb » Mo 28. Feb 2011, 17:26

Hallo Wolle,

Hier:

http://academics.ewi.tudelft.nl/live/bi ... 6_1_17.pdf

Viele Grüße

Sebastian
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Re: Leistungsvergleich Darrieusprofile

Beitragvon seb » Do 3. Mär 2011, 08:58

Basierend auf dem Wissen, daß der Flügel eines VAWT aus etwa +/- 27 Grad angeströmt wird und die meisten Flügelprofile
derart hohe Anströmwinkel nicht vertragen, liegt der Schluss nahe, die Flügel in günstigere Anstellwinkel zu bringen....wo
keine Strömungsabrisse provoziert werden.
Daher macht ein aktiver Darrieus sehr viel Sinn!

Vielleicht könnte das ja ein neuer Thread werden...?

Viele Grüße

Sebastian
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Re: Leistungsvergleich Darrieusprofile

Beitragvon Bernd » Do 3. Mär 2011, 10:58

Ja das ist eine gute Idee Sebastian.
Beginne doch einen neuen Thread und vielleicht kannst du uns auch schon ein paar Sachen dort
sagen die du bisher heraus gefunden hast.
Auch wenn ich das Grundrinzip wohl verstanden habe, die Mechanik habe ich immer noch nicht
richtig kapiert. :)

Grüsse

Bernd
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