Der einfacheren Kennzeichnung nummeriere ich die Quadranten beim Umlauf und beginne mit 1. wo das Profil sich vorne befindet und erstmals wieder mit dem Wind bewegt. Die Quadranten 3 und 4 sind dann auf dem Rückweg platziert.
Sebastians Meinung, dass im 4. Quadrant der größte Auftrieb/Vortrieb entsteht teile ich nur bedingt, da meiner Meinung die Richtung der resultierenden Kraft eher ungünstig scheint. Durch die Beobachtungen der Simulationen im VAWT-Forum, die hervorragend gemacht sind, ziehe ich folgende Schlüsse:
Ich folge meiner physikalischen Annahme, dass sich die resultierende Kraft aus der Summe des Drucks mal der Fläche in Richtung der Flächennormalen der einzelnen Profilflächen ergibt.
Somit vermischen sich beim Darrieus alle möglichen Effekte von Widerstandsläufer und Auftriebsläufer. Aber durch das Modell "Druck in Richtung" Flächennormale ist das alles nur Definitionssache.
Am entscheidendsten für den Antrieb sehe ich den 1. Quadranten, denn da ist der Effekt des Widerstandsläufers sehr groß. Wenn die Profilunterseite etwas nach innen gewölbt ist, so wie beim Delfter Modell erreicht man einen viel besseren Winkel der Flächennormalen, der dann weit an der Rotationsachse vorbeitrifft und somit dem größten Schub macht.
Außerdem macht sich da auch eine "dicke" Profilnase gut, da dort der größte Unterdruck entsteht, der das Profil in Umlaufrichtung saugt.
Das Interessante dabei ist jetzt, dass sich die ganzen Windverhältnisse bei Beschleunigung komplett ändern. Denn wenn der Rotor Mal schneller als der Wind geworden ist, erst dann kommt der aerodynamische Auftrieb erst richtig zum Einsatz.
Der ist rein theoretisch, wie Sebastian schon vermutet im 4. Quadranten am größten, doch wirken sich der Widerstand und die ungleichmäßige Druckverteilung (hinten am Profil der größte Druck/Unterdruck durch die Flächennormalen) eher negativ aus.
So genau hab ich in dem Quadranten aber nicht hingeschaut/oder hab´s evtl. nicht mehr richtig in Erinnerung, kann mich also täuschen.
Fazit für mich für eine optimale Profilentwicklung:
Die Flächennormalen des Profils sollen dort, wo der Druck am größten ist an der "richtigen" Seite an der Drehache vorbeigehen mit einem möglichst großen Abstand.
Wenn dies nicht möglich ist, richte die Flächennormale auf die Achse.
Das Profil ist dadurch abhängig vom Rotationsradius.
Die Profilgestaltung beeinflusst wiederum die auftretenden Drücke, was eine Profiländerung zur Folge haben kann.
Mit Hilfe von iterativer Simulation sollte jedoch ein Optimum zu finden sein.
Allerdings wird man für die verschiedene TSR und Windgeschwindigkeiten Kompromisse machen müssen.
Die angeführten Skizzen aus Wikipedia halte ich für "gefährlich" vereinfacht und irreführend, wenn meine Idee von den Flächennormalen zutrifft.
Falls Euch irgendwo Effekte auffallen, die meiner Theorie widersprechen, teilt sie mir bitte mit, damit ich mir das genauer ansehen kann.
Ich hoffe ich war jetzt nicht zu vorlaut.
Richard, der´s immer genau wissen will
