Physikalischer Zusammenhang beim H-Rotor

[Adinio]

Ja das war bisher auch meine Erfahrung. Bei einem Anstellwinkel von 0° habe ich eine höhere maximale Geschwindigkeit. Veränder ich den Winkel, läuft das Windrad zwar eher an, jedoch fällt die maximalen Geschwindigkeit vermutlich niedriger aus. Vermutlich da das noch getestet wird. Somit gilt es hier ein optimales Verhältnis zwischen Reibungs- und Druckwiderstand zu finden.

[Bernd]

Ein paar Worte am Rande.
Viele "Grundlagen-Experten" sehen den Vertikalläufer mit den gleichen Augen wie einen Horizontalläufer oder eine Flugzeugtragfläche,
auch wenn sie das vehement bestreiten.
Alles was sie dort an Erkenntnissen gewonnen hatten übernehmen sie 1:1 ins Vertikalwindrad, das führt zu grossen Problemen.
Das die Funktion eines Vertikalwindrades nicht in allen Punkten gleich der eines Horizontalwindrades ist wird oft sehr gerne verdrängt.
Der Unterschied liegt jedoch auf Hand. Während ein Horizontalläufer oder eine Flugzeugtragfläche im Betrieb z.B. mit immer dem
gleichen Winkel angeströmt werden, ändert sich dieser Anströmwinkel beim Vertikalwindrad während jeder Umdrehung komplett.

Das blenden diese "Experten" gerne komplett aus, warum ist mir schleierhaft, vermutlich weil es ihnen das ganze zu unberechenbar
macht. Statt dessen nehmen sie an das das was beim Horizontalwindrad gut und richtig ist, auch beim Vertikalwindrad richtig sein müsste.
So werden oft deutliche Anstellwinkel, meist in den positiven Bereich, als ideal propagiert.
Bei all meinen Versuchen sank die erzielbare Nutzleistung damit immer deutlich.

Ein weiteres "Expertenphänomen" auf das du vermutlich auch stoßen wirst ist die Tatsache das diese für einen Vertikalrotor oft eine sehr
geringe Solidity (Abdeckung der Rotoraußenumfangs mit Flügelfläche) als ideal ansehen. Ebenso wird immer wieder das Gerücht
verbreitet das ein Vertikalwindrad erst bei einem sehr hohen TSR vernünftig arbeitet. Es werden Werte für das belastete TSR von 4 und
mehr als erstrebenswert genannt. "Anders kann es ja auch gar nicht richtig funktionieren Bernd....."

Grund scheinen widerum rein theoretische Schlussfolgerungen aus ihren bisherigen Erkenntnissen an herkömllichen Windrädern zu sein,
die die Besonderheiten eines Vertikalwindrades überhaupt nicht genügend berücksichtigen.
Vertikalrotoren mit winzigen Flügelprofilen und geringer Solidity, die theoretrisch solche hohen TSR erreichen könnten, haben unter anderen
beim Anlauf riesen Probleme. Es sind auch im Betrieb die reinsten Windrad-Mimosen die nur unter Idealbedingungen gut funktionieren können.
Im Alltagsbetrieb versagen sie kläglich, das zeigen Tests immer wieder sehr deutlich.
Sie sind unter anderen der Grund des schlechten Rufs dieses Windradtyps.

Leider liest man immer noch die Empfehlungen zum Bau solcher Mimosen mit vergleichsweise geringer Solitity und mit
möglichst hohen TSR. So lange hier kein wirkliches Umdenken und vor allen Anpassen der Gegebenheiten an die Abläufe im
Vertikalwindrad erfolgt, werden weiter Mimosen entwickelt, empfohlen und gebaut die vielleicht im Windkanal noch ganz gut
erscheinen mögen, im realen Wind in der Landschaft mit wechselnden Windgeschwindigkeiten, Verwirbelungen etc. aber kläglich versagen.

Sorry für den langen Text

Grüsse

Bernd

[homatec]

Hallo Bernd,

nichts gegen deinen lagen Text. ich kan dir leider nicht ganz zustimmen dass für einen es einen unterschied zwischen einem HAWT, VWAT oder einer Tragfläche geben soll. Alle Rotoren bewegen sich im medium Luft. Dabei spielt es keine Rolle ob du das Windrad auf ein Auto schnallst oder aber der Wind am Rad entlang streicht.
Bei der Auslegung dieser "Maschinen" gibt es selbstverständlich erhebliche Unterschiede.
Gereade im bodennahen Bereich wird es da für einen klassischen Darrieus kleiner Bauart schwierig, wenn nicht sogar unmöglich. (Das ist mittlerweile meine Meinung)
Aus meinern Erfahungen herraus herschen dort viel zu viele Störungen um die Profile dauzerhaft zum "fliegen" zu bringen.
Und fligen heißt beim Darrieus einen scheinbaren Anstellwinkel (durch Vwind+Vumfang) zu bekommen damit das Profil innerhalb der 360° immer noch ein positiven Auftriebsbeiwert hat.
Für das Anlaufen gilt das natürlich noch nicht. Daher auch das Verhalten dass der Rotor einmal angeschubst seine Drezahl im Windkanal hält.

Wie gewünscht hier noch die Auftriebsbeiwerte und der Wiederstand bezogen auf den Anstellwinkel.

NACA 6421_alpha.jpg (55.57 KiB) 7910-mal betrachtet

Grüße Rainer

[Adinio]

Hallo zusammen,
schöne Diagramme, besten Dank. Erstellst du die alle über den von dir geposteten Link? Ich sie gerne in meiner Präsentation verwenden um müsste ja auch eine Quelle angeben.
Kann ich denn jetzt diese Diagramme dazu nutzen um den für mein Windrad besten Anstellwinkel zu ermitteln. Ich brauche ja zum Anlauf einen hohen Druckkoeffizienten (Cdreg) und für den Nennbetrieb einen hohen Auftriebskoeffizienten (Clift). Reicht es denn jetzt einfach ein mittel zwischen beiden Maximen zu finden und den Anstellwinkel abzulesen.
Unterscheidet man eigentlich zwischen Einstellwinkel und Anstellwinkel? Ich meine bei meinem Windrad ändert sich ja die Position andauernd, somit auch der Anstellwinkel (Angle of Attack). Nun gibt es ja aber auch den Blattwinkel wo ich selber Einfluss drauf nehme.

Über die Vorgehensweise der Experten weiß ich leider nichts

Gruß aus Wales

[Bernd]

ich kan dir leider nicht ganz zustimmen dass für einen es einen unterschied zwischen einem HAWT, VWAT oder einer Tragfläche geben soll.
Alle Rotoren bewegen sich im medium Luft. Dabei spielt es keine Rolle ob du das Windrad auf ein Auto schnallst oder aber der Wind am Rad entlang streicht.

Ich glaube das ist etwas zu einfach gedacht. Sicher werden HAWT und VAWT von der gleichen bewegten Luft angeströmt und sicher ist
es die gleiche Luft die an den Rotorblättern die eigentliche Antriebsenergie erzeugt.
Aber es gibt auch grosse Unterschiede, wie den Kreisumlauf des VAWT Blattes. Es gibt natürlich noch viel mehr Dinge die beim Vertikalen
ganz anders sind und zu berücksichtigen sind. Um nur ein Beispiel zu nennen fährt das Blatt nur vorne durch "jungfräulichen" Wind im Gegensatz
zu HAWT Blättern die grundsätzlich bei ihrer ganzen Kreisbewegung immer "jungfräulichen" Wind zu spüren bekommen.
In seinem hinteren Bereich durchläuft das Blatt eines Vertikalen hingegen das was von der Jungfräulichkeit des Windes hinten noch übrig geblieben ist.
Es gibt noch viele andere Beispiele.

Auch heute noch glauben viele Experten das ein VAWT dem HAWT immer unterlegen sein muss weil beim Vertikalen das Blatt auf der einen
Seite "gegen den Wind" anlaufen muss. Es zeigt in erschreckender Weise wie wenig Verständis für die Funktionsweise und die Unterschiede zum HAWT
selbst bei Experten der Windenergie in Bezug auf Vertikalwindräder vorhanden ist.

Wenn deine schlichte Formulierung "andere Auslegung" bedeuten soll das diese Unterschiede wirklich endlich mal berücksichtigt werden müssten,
dann sind wir einer Meinung Rainer, dann sind wir aber auch bei, mindestens im Detail, anderen Vertikalen als sie die gängigen
"Experten"-Meinungen bis heute zustande brachten.

@ Adinio
Beim Vertikalen versteht man unter AOA den Anstellwinkel der Chordlinie gegen die Tangentiale.
Es ist sehr wichtig dabei auf die Chrordlinie hin zu weisen, weil der Winkel den die Tragarmbefestigung zum Blatt bildet, je nach dem wo sie entlang der
Profiltiefe angebracht wird, einen anderen Winkel als tatsächlich vorhanden, vortäuschen kann.
Eine einfache Methode ist das Messen von der "Nasenspitze" und dem Ende des Hecks zur Rotorachsmitte.


Grüsse

Bernd

[homatec]

Hallo,

Grundsätzlich geht es hier um einen H-Rotor und der ist und bleibt ein Auftriebsläufer.
Bei den andeen Konstruktionen wie Savonius, Lenz oder auch dem C-Rotor kommt ein sehr großer Teil des Drehmomensts aus dem Wiederstand.
Klar ist auch dass es hier zu Turbulenzen kommt die das Auftriebsverhalten beeinflussen.

Allerdings gibt es seit Jahrzehnten arbeitende H-Rotore die erfolgreich Storm produzieren. Nur als Kleinwindanlage kenne ich keine verlässlichen Ertragswete. Hier sehe ich das Grundprobem dass diese Maschinen fast nie "jungfräulichen" wind sehen. In Bodennähe ist der meist strak turbulent und hier wird alle Theorie schnell grau.


@ Adinio

Die Werte sind mit http://www.profili2.com/eng/default.htm gerechnet.
Das verwendet den freien Code von Xfoil.http://web.mit.edu/drela/Public/web/xfoil/
Xfoil selbst haz keine graphische Bedienoberfläche. Da muss der Benuzer erst mal lesen anstatt zu klicken.

Grüße

Rainer