Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

 
Daniel_K
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Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 06.09.2011 - 18:35 Uhr  ·  #1
Hallo an alle!

Seit einiger Zeit bastle auch ich mit Rohrflüglern, muß mich nun aber auch mit der Theorie mehr beschäftigen. Vielleicht könnt ihr mir als Laien meine Fragen bitte einfach erklären . Zuerst zum RoWiTool:
1. Der Anstellwinkel bezieht sich auf die Flügelspitze? Kleinerer Winkel = größerer Anlaufmoment - aber wie klein ist vernünftig? Welche Vor- und Nachteile hat ein großer oder kleiner Winkel?
2. Zum "Angleichen der Rotorfläche über die Profiltiefe": In welchem Größenrahmen sollte man diese Funktion nutzen? Oder ist es besser, die Blattfläche über SLZ, Radius, ... anzupassen? - (ist im RoWiTool ein kleiner Schreibfehler? "Bei zu hoher Flächendichte - Rohrdurchmesser erhöhen?" - oder hab ich ne alte Version?)
3. Welche Vor- und Nachteile hat ein größerer Rohrdurchmesser? Gibt es Grenzen, welcher Rohrdurchmesser für welchen Windradradius optimal ist?
4. Die Windgeschwindigkeit nimmt ja im RoWiTool keinen direkten Einfluß auf die Flügelform. Welche Geschwindigkeit soll ich nun eingeben - bei der das Windrad anlaufen soll, die durchschnittliche bei mir, die für den Ladebeginn nötige oder die für den Generator optimale?

Danke für eure Hilfe.
MfG Daniel
XXLRay
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 06.09.2011 - 19:28 Uhr  ·  #2
Zitat geschrieben von Daniel_K
1. Der Anstellwinkel bezieht sich auf die Flügelspitze? Kleinerer Winkel = größerer Anlaufmoment - aber wie klein ist vernünftig? Welche Vor- und Nachteile hat ein großer oder kleiner Winkel?

Großer Winkel = Hohes Drehmoment, kleiner Winkel = hohe Schnellaufzahl

Zitat geschrieben von Daniel_K
2. Zum "Angleichen der Rotorfläche über die Profiltiefe": In welchem Größenrahmen sollte man diese Funktion nutzen? Oder ist es besser, die Blattfläche über SLZ, Radius, ... anzupassen? - (ist im RoWiTool ein kleiner Schreibfehler? "Bei zu hoher Flächendichte - Rohrdurchmesser erhöhen?" - oder hab ich ne alte Version?)

Radius und SLZ sind ja ganz stark an den Generator gekoppelt. Deswegen würd ich durchaus am ehesten über die Profiltiefe arbeiten.

Zitat geschrieben von Daniel_K
3. Welche Vor- und Nachteile hat ein größerer Rohrdurchmesser? Gibt es Grenzen, welcher Rohrdurchmesser für welchen Windradradius optimal ist?

Mit großem Rohrdurchmesser lässt sich leichte eine hohe SLZ erreichen, mit kleinem leichter ein hohes Drehmoment.

Zitat geschrieben von Daniel_K
4. Die Windgeschwindigkeit nimmt ja im RoWiTool keinen direkten Einfluß auf die Flügelform. Welche Geschwindigkeit soll ich nun eingeben - bei der das Windrad anlaufen soll, die durchschnittliche bei mir, die für den Ladebeginn nötige oder die für den Generator optimale?

Schon deinen Ladebeginn, aber der sollte ja auch zum Generator passen.
Daniel_K
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 07.09.2011 - 18:36 Uhr  ·  #3
Hallo XXLRay!

Danke für die schnelle Antwort.
Zitat
Großer Winkel = Hohes Drehmoment, kleiner Winkel = hohe Schnellaufzahl

Wiso? Im RoWiTool wird bei kleinerem Winkel das Drehmoment größer

MfG Daniel
XXLRay
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 07.09.2011 - 21:05 Uhr  ·  #4
Menelaos
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 08.09.2011 - 05:06 Uhr  ·  #5
@Ray

Zitat
Mit großem Rohrdurchmesser lässt sich leichte eine hohe SLZ erreichen, mit kleinem leichter ein hohes Drehmoment.


aha?- das verstehe nun selbst ich nicht so ganz...kannste das mal genauer beleuchten bitte?

@Daniel

Zitat
Wiso? Im RoWiTool wird bei kleinerem Winkel das Drehmoment größer


eigentlich nicht...
Daniel_K
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 08.09.2011 - 07:44 Uhr  ·  #6
Hallo Menelaos!
Wenn ich im RoWiTool (RoWiTool2.xls, letzte Änderung von Max am 20.12.2009) den Anstellwinkel verkleinere, steigt das Drehmoment, und die Flächendichte wird größer. Auch nachdem ich die Flächendichte auf optimal reduziert habe, ist das Drehmoment noch größer.
Bsp: Slz 6, r 0,5, D 200, Blatt 2, Winkel 8, v 6 - Drehmoment 0,1092
bei Winkel 6 - Drehmoment 0,1353 - nach Flächenanpassung auf optimal 0,1228
MfG Daniel

PS. Hatte viel Gutes über RoWiTool gelesen, aber lange in den Foren danach gesucht. Kann man das nicht irgendwohnin stellen, wo man es sofort findet?
XXLRay
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 08.09.2011 - 09:01 Uhr  ·  #7
Zitat geschrieben von Menelaos
Zitat geschrieben von XXLRay
Mit großem Rohrdurchmesser lässt sich leichte eine hohe SLZ erreichen, mit kleinem leichter ein hohes Drehmoment.


aha?- das verstehe nun selbst ich nicht so ganz...kannste das mal genauer beleuchten bitte?

Ich hab das jetzt noch nicht experimentell nachgewiesen, aber nehmen wir mal an, die Flächendichte soll gleich sein. Wenn man also von Vorne auf den Rotor schaut, soll die Fläche, die durch die Flügel abgedeckt wird bei kleinem und großen Rohrdurchmesser gleich sein. Dann habe ich bei einem kleinen Rohrdurchmesser doch einen steileren effektiven Winkel als bei einem großen Rohrdurchmesser. Ein großer Winkel bedeutet ein hohes Anlaufdrehmoment, aber relativ hohen Luftwiderstand, also eine kleinere SLZ. Beim kleinen Winkel ist es umgekehrt. Oder hab ich da was falsch verstanden?
Menelaos
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 08.09.2011 - 15:49 Uhr  ·  #8
Hallo Ray,

Ich würe es eher anders betrachten: Mit großem Rohrdurchmesser hat man für einen identischen Anstellwinkel eine größere Flache als bei einem Rohr mit Wenig Durchmesser. Dadurch steigt das Drehmoment und die Flächendichte steigt, es sinkt also auch die SLZ ab. Denn letztlich sind die effektiven <anstellwinkel ja die gleichen...das mit dem Rohrdruchmesser dient ja nur dazu, die Flächendichte anzupassen...

Hallo Daniel,

Jetzt habe ich verstanden was du meinst... :-)
diesen Anstellwinkel solltest du so belassen, wie er im Tool ist. Das ist eigentlich der effektive Anströmwinkel des scheinbaren Windes auf den Rotor. Jedes Rotorblattprofil hat einen optimalen ANströmwinkel zum WInd bei dem er wuasi den betsen Auftrieb hat. Das haben wir beim Rohrflügler durch Versuche auf etwa 6-8 Grad ermittelt. Das solltest du auch so belassen und mit den anderen Werten herumspielen um zum gewünschten Ergebnis zu kommen...

Gruß
Max

Gruß
Max
XXLRay
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 08.09.2011 - 16:02 Uhr  ·  #9
Zitat geschrieben von Menelaos
...Mit großem Rohrdurchmesser hat man für einen identischen Anstellwinkel eine größere Flache als bei einem Rohr mit Wenig Durchmesser...
...das mit dem Rohrdruchmesser dient ja nur dazu, die Flächendichte anzupassen...
...Anstellwinkel solltest du so belassen, wie er im Tool ist...

Ja klar, ich hatte nicht mehr im Kopf, dass man den Anstellwinkel ja konstant lassen soll. So hast du natürlich Recht. Ich hab einfach vom falschen Standpunkt aus argumentiert.
Daniel_K
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 13.09.2011 - 13:23 Uhr  ·  #10
Hallo!
Danke für eure Antworten. Hier meine nächste Frage (oder Spinnerei?):
Um den Anlauf zu erleichtern, kann man ja einen kleinen Zusatzflügel als Anlaufhilfe anbauen. Was würde denn nun passieren, wenn man den vergrößert? Z.B. einen 4-Flügler, wo ein Flügelpaar darauf ausgelegt ist, um schon bei schwachem Wind etwas die Akkus zu laden, und das 2. Flügelpaar für starken Wind optimiert - mit zunehmendem Wind übernimmt dann das 2. Paar den Hauptteil der Arbeit. Die 2 Paare würden sich zwar etwas gegenseitig "behindern" (wie bei der Anlaufhilfe), aber könnte man so nicht den Wind bei kleinen Anlagen effektiver nutzen?
MfG Daniel
XXLRay
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 13.09.2011 - 14:16 Uhr  ·  #11
Klar geht das. Wie sehr sich die beiden stören, hängt ganz von der Auslegung ab. Wenn du aber ohnehin eher Schwachwind nutzen möchtest, würde ich das Design gleich konsequent so auslegen. Du kannst nunmal kein Windrad bauen, dass für Stark- und Schwachwind gleichermaßen toll ist.
Menelaos
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 13.09.2011 - 18:24 Uhr  ·  #12
Bei den großen Kukateanlagen von horst Crome wird das auch so gemacht. Der eigentlche Vorteil bietet sich hier aber erst bei sehr großen Trägen Rotoren und besteht darin, dass bei Böen oder Windlöchern die Strömung nicht sfirt bzw. so schnell abreißt und der Rotor dadurch prinzipiell ruhiger läuft. Allerdings verschlechtert sich dann auch der Wirkungsgrad..und das nicht gerade wenig und zudem wird, vor allem bei Rotoren mit größerer SLZ, das ganze auch ordentlich Krach machen...

Gruß
Max
Daniel_K
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 01.10.2011 - 19:08 Uhr  ·  #13
Hallo!
Erstmal Dank an die Spezialisten für RoWiTool3! - Ich kenn mich nun mal mit den ganzen Formeln noch nicht aus, aber mir sind da einige Punkte aufgefallen, als ich Version 2 und 3 verglichen habe.
1. Ich hab die Eingabedaten von der Version3 (V3) in V2 eingegeben und die Blattform verglichen. Wiso sind die aktuellen Blattflächen gleich groß, aber in V3 ist der Flügel fast bei jedem Radius breiter (Hinterkante + Vorderkante) als in V2?
2. Bei allen eingegebenen Daten, die ich probiert habe, ist die Flügelspitze wesentlich breiter (manchmal 20mm) als in V2 - ist das richtig so? - Sind die Flügen aus V3 also wesentlich "besser" geworden?
3. Irgendwo hab ich gelesen, daß bei Rohrflüglern der Flügel maximal 24% des Umfangs sein soll. Bei 100er Rohr also max. 75,4mm. Im Download von V3 wird nun aber nicht nur im Nabenbereich, sondern bis zum Radius von 150mm dieser Wert (Hinterkante + Vorderkante) deutlich überschritten (viel mehr als in V2) . Muß also dieser ganze Bereich manuell auf geringere Werte gesetzt werden, genauso wie der Nabenereich?
Danke für die Hilfe!
MfG Daniel
XXLRay
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 03.10.2011 - 17:57 Uhr  ·  #14
Daniel_K
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 29.11.2011 - 18:31 Uhr  ·  #15
Ein Hallo an die Spezialisten!
Ich kann ja verstehen, daß jeder mit seinen Projekten beschäftigt ist. Trotzdem wäre ich euch sehr dankbar, wenn mir jemand auf meine Fragen zum Rowitool3 vom 1.10.2011 kurz antworten könnte, besonders auf die dritte Frage. Mir geht es darum, etwas zu lernen und mit meinem "Durchschnittsbürgerverstand" zu begreifen. Falls die Fragen unverständlich formuliert sind, kann ich sie auch detailierter stellen.
Nochmal Dank für das Tool und eure Erfahrungen, aus denen wir anderen lernen können.
MfG Daniel

Ps Gestern hat es bei Sturm einen meiner 2 Rohrflügler entschärft. Das Rotorblatt (2-Flügler) hat sich zu weit nach hinten gebogen und Kontakt mit der Generatorhalterung bekommen - wieder was gelernt
Oli
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 02.12.2011 - 08:01 Uhr  ·  #16
Zitat geschrieben von Daniel_K

3. Irgendwo hab ich gelesen, daß bei Rohrflüglern der Flügel maximal 24% des Umfangs sein soll. Bei 100er Rohr also max. 75,4mm. Im Download von V3 wird nun aber nicht nur im Nabenbereich, sondern bis zum Radius von 150mm dieser Wert (Hinterkante + Vorderkante) deutlich überschritten (viel mehr als in V2) . Muß also dieser ganze Bereich manuell auf geringere Werte gesetzt werden, genauso wie der Nabenereich?


Hallo Daniel,

die Aerodynamik von gewölbten Platten ist abhängig von der entsprechenden Wölbung des Blattelementes. Bei zunehmender Wölbung (größer als 15%), wie es ja im Innenbereich zutrifft, verschlechtert sich das Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand und bringt dann eher Nachteile als Vorteile.

Deshalb sollte man den Innenbereich ab etwa <20% Radius die Form manuell bearbeiten, um die Wölbung nicht zu groß werden zu lassen. Im Tabellenblatt "Anlaufmnoment" wird die entsprechende Wölbung der einzelnen Blattelemente berechnet.

Gruß,

Oli

Ps: wie weit hat sich denn dein Rohrflügler verbogen?
Daniel_K
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 04.12.2011 - 20:17 Uhr  ·  #17
Hallo Oli!
Danke für die Antwort. - Heißt das also, daß im Tabellenblatt "Blattform" alle Werte in der Spalte "Vorderkante" manuell verkleinert werden müssen, wo die Spalte "Gesammtwinkel" mehr als 90Grad (in roter Schrift) ausweist? - (Wenn ich z.B einen Zweiflügler mit SLZ4 und r 0,5m berechne, sind das fast die Hälfte der berechneten Werte.)

Was den Crash betrifft, das war ein schlanker, schnelldrehender Zweiflügler r 0,5m, die Flügelspitze war 3cm breit. Diese hat sich um etwa 3 cm nach hinten verbogen.

MfG Daniel
Oli
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Re: Hilfe zur Windradoptimierung gesucht

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Gepostet: 06.12.2011 - 09:19 Uhr  ·  #18
Schau lieber nach der Wölbung im Blatt "Anlaufmoment".
Wenn diese größer als 15% wird, solltest du manuell anpassen, bei deinem Beispiel also im Innenbereich < 0,2 m.

Oli
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