Projekt: H-Versuchsrotor

[Bernd]

Ja richtig, im hinteren Bereich des Rotors weht der Wind schon etwas langsamer, insbesondere auch hinter dem Rotor denn Windernte, also die Benutzung eines
Windrades, bedeutet ja nichts anderes als dem Wind einen Teil seiner Energie, sprich einen Teil seiner Windgeschwindigkeit, zu entnehmen.
In vielen dynamischen Simulationen kann man das anhand der Farbgebung innerhalb der Luftströmung gut erkennen.

Windenergie kann man also nur ernten wenn man dem Wind einen Teil seiner Windgeschwindigkeit entzieht.
Aber nicht zu viel, sonst weht der Wind um das Windrad lieber herum als es zu durchströmen.
Darauf bezieht sich übrigens der berühmte "Betz Wert". Entzieht man dem Wind mehr als ca. 59% seiner Energie umgeht er ein so
starkes Hindernis lieber und weht um das Windrad herum anstatt es zu durchströmen.
Deshalb stellen diese 59% die Obergrenze der theoretisch möglichen Windenergienutzung dar.

Mehr Rotorblätter einzusetzen muss auch nicht zwangsweise bedeuten das man mehr ernten kann denn mehr Rotorblätter
bedeuten auch das der Rotor für die Durchströmung dichter wird, dem Wind mehr Geschwindigkeit entzieht und der Wind dann wieder dem "Hindernis" stärker ausweicht.
Außerdem verstärkt sich der Effekt das das nachfolgende Rotorblatt vom vorherigen negativ beeinflusst wird.
Irgendwo ergibt sich bei der Flächenabdeckung ein Optimum, aber keiner weiß wo das liegt zumal es von vielen Faktoren abhängig zu sein scheint.

Reine Theoretiker, wie ein Grundlagenmoderator im Nachbarforum, predigen leider immer noch die These das ein Darrieusrotor Schullineal schmale
Rotorblätter, mit all den daraus resultierenden Nachteilen, haben müsse um dann nach Möglichkeit mit einem TSR von 4 oder noch mehr rotieren zu sollen.
Die Praxis zeigt: das klappt natürlich nicht wirklich denn das ist dann doch ein bisschen zu theoretrisch und vor allen zu einfach gedacht.
So ein Rotor mit schmalen Miniblättern und hohen TSR funktioniert gut wenn er bei gleichbeibenden hohen Windgeschwindigkeiten eingesetzt wird, z.B. in einem Windkanal, versagt aber
jämmerlich im praktischen Einsatz. Das belegen Vergleichstests.

Die Überlegungen zu solch "schullineal dünnen Rotorblättern" resultieren leider immer wieder aus der Annahme heraus das man alles was man in Jahrzehnten am Horizontalrotor
wissenschaftlich ergründet hat 1 zu 1 beim Vertikalrotor ebenso einsetzen könnte, ohne das man die dortigen Besonderheiten auch nur ansatzweise bedenken müsse.

Ein Diesel- und ein Benzinmotor sind zwar in weiten Teilen funkionell gleich, trotzdem gibt es ganz entscheidende Unterschiede.


Grüsse

Bernd

[herbk]

Guten Morgen zusammen,
ja das Verlauf ist bei "meinem" Profil ungleichmäßiger als bei einem symetrischen - aber:
Ich habe im positiven Anstellwinkelbereich deutlich mehr Ca als das Duw und in jedem Bereich ein deutlich höheres -Cm. In den ersten 20 Grad negativen Anstellwinkels ist das der -Ca zwar niedriger als beim Duw, ab 20 etwa Grad wird er dann aber wieder höher.
Deshalb kann ich mir in Summe bessere Werte vorstellen, und ich möchte dann auch ein wenig mit dem Anstellwinkel spielen um den guten positiven Anstellwinkel mehr zu nutzen.
Wo ich mir allerdings ziemlich sicher bei bin: Javafoil ist nicht der Weisheit letzter schluß, ich kenn' allerdings nichts besseres was ich auch benutzen kann. Ich weiß nicht bei welchen Anstellwinkeln Javafoil aufhört vernünftig zu rechnen - wenn man 180 Grad als Anstellwinkel eingibt, das Profil also von Hinten angeströmt haben möchte, zeigt es fast die gleichen Werte an wie bei 0 Grad.

Ich habe an einem Versuchsrotor nun die Profilunterseite nach Aussen mit Winkel angestellt und er läuf besser an und auch schneller wie vorher.

welches Profil, Aloys? Udo (meine ich) hat auch einmal wo geschrieben, dass er mit einem nicht symetrischen Profil die besten Ergebnise erziehlt.

Ich gehe mitlerweile davon aus laufenden Blätter die Durchströmung kurzzeitig fast stoppen, und daher die hinten, im Luv zurücklaufenden Blätter, mit wesendlich (50 %) weniger Wind beaufschlagt werden.

geh auch davon aus, dass die von den Blättern verursachten Wirbel fast nie eine laminare Strömung um des Blatt zulassen. Ich denke man betrachtet viel zu sehr den Flügel im einzelnen und übersieht dabei die Gesamtströmung um einen Vertikalrotor.

Ich tendiere aus 2 Gründen heraus eigentlich auch zu Rotorblättern mit größerer Streckung. a. weil lange Flügel (solche mit großer Streckung) aerodynamisch einfach besser sind und b. weil sie durch ihre geringe Breite auch kleinere Wirbelschleppen verursachen.
Aber natürlich muss das ganze auch praktisch anwendbar sein... Wenn man wie ich in einer Gegend zu Hause ist, wo der Wind eigentlich immer stark in der Stärke schwankt muss der Rotor das auffangen können.
Ich meine es wird deshalb genau so wenig "das" ideale Profil für einen H-Rotor geben, wie es "ein" ideales Profil für einen Flugzeugflügel gibt...

@Bernd - wie hast Du mal so ganz am Anfang meiner Zeit hier im Forum geschrieben...: "eigentlich ist beim Darrius noch gar nichts richtig erforscht"

[Famzim]

Hallo

Ich habe das Profiel Nr 3 genommen.

H-Rotor-02..jpg (40.73 KiB) 15296-mal betrachtet

Das ist auch sehr dünn im Vergleich zu Euren.
Ich hab noch Daten von einem Höchstauftriebsprofiel für Modelle aus USA mit sehr starker Wölbung.
Das werd ich mal rauskramen und noch etwas aufdicken.
Mit aufdicken hab ich aber schon mal ein Widerstandsproblem bekommen

Gruß Aloys.

[andyboys]

Hallo Herbert
Dein H-Rotor ist ja Super geworden 17 Volt das andre war glaube über 3 Ampere toll.

Wie breit sind den deine Flügel und welchen Durchmesser hast du gewählt
Kannst Du bitte mal ein paar Maßangaben machen .Danke
Wie stark ist den deine Welle ist die hohl oder Volleisen?
Vieleicht kannst du auch paar kleine Angaben zum Geni schreiben. Durchmesser ,Anzahl Magnete, Spulen Drahtstäke +Wdg
(Windungen)
Ich mus ja meinen Darrieus nochmal komplett anders aufbauen deshalb die Fragen.

LG Andy

[herbk]

Hi Andy,
das waren keine 3A - leider....: das eine Messgerät hat die Volt, das andere die Frequenz angezeigt. Der Rotor lief also ohne Last
Das ist doch nur eine ganz kleine Anlage mit 50cm Durchmesser und 50cm Höhe, die Flügel sind 10cm tief, die ich zum probieren von verschiedenen Flügelprofilen gebaut habe. Der Geni ist auch kein Richtiger, nur eine Scheibe mit 24 Magneten und 2 Spulen zum Messen. Die Welle ist aus einer hochfesten Alulegierung mit 15mm Durchmesser.

Etwas größeres baue ich erst, wenn ich mir über einige Dinge mehr im Klaren bin als es jetzt der Fall ist.

@ Aloys
Weißt Du was das für ein Profil ist oder hast Du ein .dat File dafür?

[herbk]

hier mal ein paar Videos vom WE. Ausnahmsweise war sogar bei uns mal ein wenig Wind - leider halt wie immer von 0 bis "Hut gut festhalten"...

Im ersten Video hat's mir doch glatt bei einer Boe die LED zerschossen.

[herbk]

Hi,
nachdem meine asymmetrischen Flügel jetzt fertig sind und heute Morgen mal kein Wind ging (ich kann leider nur outdoor testen) habe ich sie mit meinen Jookowsk's verglichen. Leider musste ich den Vergleich wegen aufkommendem Wind erst mal unterbrechen, weshalb ich noch nicht mit dem Anstellwinkel spielen konnte.
Mein erstes Fazit deckt sich mit den Beobachtungen von Udo und Aloys: Das asymetrische Profil mit der Auftriebsseite nach innen montiert bringt mehr!

Aber zu erst mal wieder über den Versuchsaufbau:
Das Grundprinzip kennt Ihr ja schon - das erste Bild zeigt wie das jetzt auch mal. Abstand Lüfter zur Rotorachse ist 1,8m. Wen ich in diesem Abstand den Windmasser an Stelle des Rotor platziere, messe ich etwa 4m/s.
Für Spannung und Strom habe ich wie immer an einer Spule die Spannung (nach Gleichrichtung, mit Kondensator und einer weißen LED) und an einer zweiten Spule den Strom (kurzgeschlossen) gemessen.

Bild 2 zeigt die Messwerte - "hohl" in der Spaltenbezeichnung benennt wo die Profilunterseite hin zeigt. Die Zahl unter Trafoeinstellung ist nur ein Wert auf der Skala des Regeltrafos.

Die restlichen Bilder zeigen zum Vergleich die beiden Profile und wie das neue im Rotor aussieht.

Edit:
Bei 300U/min "bringt" die Testanlage 7V, 3V sind also etwa 130U/min, was ein tsr von etwas über 2 bedeutet. Wobei ich allerdings nicht glaube, dass die tsr bei so einem Testaufbau irgendwie realistisch ist, weil der Luftstrom ja eigentlich viel zu klein für den Rotor ist.

[Famzim]

Hallo

Noch mal zum Profil.
Die 3 Profile hab ich wohl so zusammengebastelt, hab nur die Schneideschablonen gefunden
Das Hochauftriebsprofil sieht dann so aus:

H-Rotor-profil.1.jpg (166.9 KiB) 15139-mal betrachtet

Hmmm bischen groß geworden.
Die Quelle der Datei steht ja drauf.
Da von werde ich mal Schneideschablonen machen , aber hinten 2 oder 3 mm aufdicken bei der Herstellung.
Dann die hohle Seite nach aussen und 5 Grad Anstellung.
Mit nicht frei durchströmtem Rotor dann haubtsächlich die Windseite nutzen, und im Lee dann zurück ohne Energieerzeugung, und wenig Widerstand ? so denke ich erst mal .

Die Daten von Herbert sprechen ja für sich .

Gruß Aloys.

[herbk]

Hi,
wieder mal 2 Filmchen mit denen sich die beiden Profile in "natürlicher Anströmung" vergleichen lassen.

[herbk]

Hi,
weil es Heute Vormittag so schön Böig war, habe ich den H-Rotor noch ein wenig laufem lassen...

Hier die Messkurve:

hk9c_2.jpg (174.99 KiB) 14200-mal betrachtet

die farbig hinterlegten Bereiche sind die, die der Film zeigt (so etwa zumindest... )

und der Film:


Ach ja - noch was...:
schöne Weihnachten Euch allen...