Grundlagenfrage - Funktionsprinzip

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Hallo,

ich setze mich grad ein wenig mit Darrieus-Rotoren auseinander, da ich mit Gedanken spiele, einen solchen zu bauen. Bevor ich mich jedoch in ein solches Abenteuer stürze, fehlt mir aktuell noch einiges Wissen, was ich mir in der nächsten Zeit hoffentlich aneignen kann.

Aktuell habe ich jedoch ein kleines Verständnis-Problem mit dem Funktionsprinzip bzw. eher mit einem Teilaspekt. Wenn ich bislang alles richtig verstanden habe, wird, dank des asymetrischen Blattprofils, bei dessen Umströmung ein Auftrieb erzeugt. Dank der Rotation wird dieser in Vortrieb umgesetzt. Grundlegend ist dabei, dass der Rotor schneller läuft als die Windgeschwindigkeit beträgt, da es ja sonst nicht unbedingt funktionieren sollte.
Jetzt kommt aber mein eigentliches Problem, denn aufgrund des Profils der Rotorflächen kann es ja eigentlich nur in einem sehr kleinen Bereich in der Kreisbewegung den Wind wirklich nutzen. Sprich, dass Profil steht in der Regel sehr ungünstig zum Wind, sodass es diesen nur bedingt bzw. gar nicht nutzen kann (evlt. sogar negativer Effekt?!). Sehe ich das so richtig?

Bsp. wenn der Rotor gegen den Uhrzeigersinn dreht und der Wind von Norden kommt, dann habe ich eigentlich nur dann einen wirklichen Nutzen (bzw. hohen Auftrieb) wenn das Blatt im Osten bzw. bei 3 Uhr steht.

Gruß
Daniel

[Bernd]

Hallo Daniel,
wenn das Rotorblatt deutlich schneller läuft als die vorherrschende Windgeschwindigkeit dann trifft das was du vermutest nicht
mehr zu, denn scheint der Wind "aus Sicht" des Rotorblattes immer von vorne zu kommen, auch auf der Mitwindseite.
Was sich dann noch ändert ist eigentlich nur der Anströmungwinkel. Mal scheint der Wind aus Sicht des Rotorblattes direkt von
vorne zu kommen, mal schräg etwas von vorne bzw. oben und mal schräg von unten, aber immer von vorne.

Da der Wind mal schräg von "unten" und mal schräg von "oben" auf das Blatt trifft ist eine allzugrosse Asymetrie eher hinderlich.

Grüsse

Bernd

[picowindmiller]

Hallo Daniel,
stell dir vor, du sitzt auf einem Fahrrad und willst einen langen steilen Berg hinunter fahren. Beim Losfahren merkst du, das der Wind von der Seite bläst. Je schneller deine Fahrt wird, dest mehr ändert sich der anströmende Wind. Wenn du die Windrichtung des von der Seite blasenden Windes und die Windrichtung des dir ins Gesicht blasenden Windes als Vektor darstellst, dann kannst du in einem Vektorparallelogram, die resultierente Windrichtung darstellen. Denkst du die Sache gründlich zu Ende, kannst du dir diese Vorstellung für alle Varianten des in einem Winkel anströmenden Windes als Vektordiagramm vorstellen. Es ist eben nichts so, wie es scheint.
Stell dir vor, die Tragarme deiner Windradflügel wären an der Mittelachsenbefestigung nicht starr angebracht, sondern mit einem Messinstrument versehen, welches die vom Flügel erzeugte Vortriebskraft in Abhängigkeit vom Winkel auf der Kreisbahn darstellt. Nach Möglichkeit, die von allen Flügeln zur gleichen Zeit.
Aus welchem Winkel muss denn nun der Wind auf welchen Flügel blasen, damit sich die Mühle zu drehen anfängt?
Nun gibt es im Nachbarforum einen User, der anhand der Umströmung eines Flügelprofiles und der sich am Flügelende bildenden Wirbel erläutert wieso ein Auftrieb und damit ein Vortrieb entsteht. Nach diesem Verständnis müsste der von vorn angeströmte Flügel den größten Auftrieb haben und damit auch den größten Vortrieb.
Damit habe ich ehrlich gesagt, vorstellungmäßig so meine Probleme. Wieso kann ein Gegenstand in Flügelform der von vorn angeblasen wird, sich in Richtung auf die anstömende Luft bewegen? Ist der durch die Anströmung erzeugte Auftrieb und die daraus resultierende Vortriebskraft größer als die Kraft die einen angeblasenen Flügel praktisch von sich weg drückt? Offensichtlich scheint es so zu sein. Zumindest habe ich noch keine weitere, mir einleuchtende Erklärung gefunden, wieso sich ein Darrieus überhaupt, vom Wind angetrieben dreht. Vielleicht gibt es da noch andere und einleuchtendere Erklärungen, wieso sich so ein Windrad überhaupt dreht. Beim Savonius oder beim C-Rotor fällt einem die Vorstellung, warum das Ding sich dreht, viel leichter.

Grüße
N.B.

[Famzim]

Moin

Ich schreib mal was zu Auftrieb und Vortrieb den die Flügel haben sollen.
Sieht man Diagramme von Tragflächen, wird IMMER nur Auftrieb und WIEDERSTAND angegeben, niemals wird etwas wie Vortrieb auch nur erwähnt.
Lediglich auf Re Zahlen bezogen ändern sich die Verhältnisse.
Also gibt es erstmal "keinen" Vortrieb an diesen Flächen, das ist Unsinn.
Vortrieb gibt es erst wenn eine Fläche (Flugzeug) einen Bahnneigungswinkel annimmt, also Bergab fliegt.
Das hat erheblich Ausmaße wenn so ein Flieger einen Gleitwinkel von 10 hat (Motorflieger ohne Antrieb).
Es verliert auf 10 m Weg vorwärts dann einen Meter an Höhe.
Das sieht noch wie ein horizontaler Flug aus, durch die hohe Geschwindigkeit, ist aber gleich einer "Bergetappe" von 10 % Steigung.
Der Flugwinkel ist 5,7 ° negatief.
Rechnet man mal den Anstellwinkel für den Auftrieb ab, geht es immer noch mit 3 bis 4 Grad bergab.
Auf so einer 10 prozentigen Tahlfahrt, entstehen dann an einem 1 t schweren Flugzeug etwa 100 kg an Schub, welchen es aber selber zum erhalt der Fluggeschwindigkeit verbraucht.
Es hat somit auch keine Schubkraft über .
Nutzt man zusätzlich Schubkraft, zum Beispiel für einen Bremsfallschirm, wird das Flugzeug einen steileren Sinkflug machen, und zb auf 10 m Weg dann 2 m Höhe dafür benötigen.
Die Flügel der Windräder haben aber keinen Rumpf und so sieht es dann auch nicht so schlimm aus.
Die brauchen zum erhalt der Geschwindigkeit auf 10 m (Umpfang) geschätzte 0,5 m höhenaufgabe.
So ist dann bei 1 m höhenaufgabe auch Vortrieb über, der genutzt werden kann.
Die Winkel der Rotorflächen sind aber alle auf Null zur Achse da sie bei der Rotation gleichermaßen von oben und unten angeblasen werden.
Egal wo sie grade stehen, die Luftströmung läst zwar Auftrieb entstehen, der aber durch die Winkel zwischen Strömung, Achse und Fläche, neutralisiert wird, also kein selbstständiger Anlauf.
Die Luft um- und durchströmt den Rotor, und wirkt auf jedes Blatt einzeln mit kräften und Wirbelbildung.
Kommt das System aber in Drehung, blocken die Blätter jeweils vor und hinter dem Wind die Durchströmung und zwingen die Luft zum ausweichen.
Dieses Ausweichen in zickzack Linie, läst aber an den anderen , grade nicht blockenden Flächen, den Anstellwinkel zur Strömung negatief werden, und diese machen dann den Vortrieb.

Gruß Aloys.

[picowindmiller]

moin moin,
Hallo Aloys
bedenk ich die Sache ganz genau, dann dürfte sich nach deiner Erklärung ein Windrad mit nur einem Flügel eigentlich überhaupt nicht drehen. Macht es aber.
Därfn diedn das?
Gruß N.B.

[picowindmiller]

Hallo,
hier mal noch der Link zu der Erklärung des Auftriebs am Windradflügel.
http://www.kleinwindanlagen.de/Forum/cf ... php?t=2200
Dort auch einmal diesen Link anklicken und natürlich auch lesen !!!
http://www.planet-schule.de/warum/flieg ... /s1822.pdf

Grüße N.B.

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Danke für die Antworten und die Links. Grundsätzlich ist mir das ganze etwas klarer geworden. Ich werde mir aber nochmal ein Vektor/Kräftdiagramm aufzeichnen.

Danke nochmal!

[Famzim]

Hallo

Die Links erklären lediglich den Auftrieb.
Dazu benötigt man aber einen Antrieb der den Widerstand überwindet !
Davon finde ich aber nichts ?
Ein Repeller soll ja Antriebsenergie über haben wie entsteht die denn nun ?

Gruß Aloys.