Repeller-Berechnung (HAWT)

Blattelemente-Methode nach Schmitz bzw. nach Betz
 
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Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 08.02.2013 - 15:19 Uhr  ·  #1
Hallo allerseits,

das Buch Gasch/Twele, „Windkraftanlagen“
ist eines der wenigen Windkraft-Bücher, mit denen man in der Lage ist, Repellerblätter zu berechnen.
Man muss es „nur“ noch verstehen und zu den - eigentlich wenigen - Formeln gelangen, die wichtig sind.
Ich habe mir erlaubt, diese in EXCEL zu „gießen“, s. Anhang.
Mir liegt eine Ausgabe von 1996 vor, nur von Gasch. Die Nummern der Gleichungen und Bilder wurden aber offensichtlich in neuere Ausgaben übernommen.

Die Berechnung bezieht sich nur auf HAWT, also die „normalen“.

Im Anhang ist auch eine Bedienungsanleitung zu finden. Da neuerdings bei mir im PDF Links nicht aktiv sind, hefte ich auch eine Word-Version an.
Für Eilige und alle die, die sich sonst erschlagen fühlen, ist bei langen Kapiteln eine Art Kurzanleitung in hellblauer Schrift vorweg gestellt.

Entscheiden muss man sich sehr früh für eine geeignete Profilgruppe. Benötigt werden dafür Polaren-Werte (Ca und Cw bzw. die Gleitzahlen), zum Einen „Rohdaten“ für Streckung zur Abschätzung des aerodynamischen Wirkungsgrades. Geht in die Ø-Bestimmung ein.
Zum Anderen benötigt man für die eigentliche Blattberechnung die Daten für die reale Flügelstreckung.

Darauf nicht deutlich hingewiesen zu haben ist eines der wenigen Mankos der genannten Literatur.
Auch müssen die Daten jeweils halbwegs für die Reynolds-Zahlen vor liegen, die einigermaßen dem Einsatz entsprechen.

Da mir für beide Fälle die Polaren für eine altbewährte Anordnung Göttinger Profile aus dem Propellerbau vor liegen, beziehe ich mich darauf. Bei Schnelllaufzahl 5 passen die Daten für Flügelstreckung 5 ziemlich genau. Für Schnelllaufzahl 6 gehen sie auch noch. Danach müsste umgerechnet werden, siehe http://www.kleinwindanlagen.de…#real29915 , 1. Bild und Folgebeitrag.
Das gilt auch für andere Profile. Wenn die Rohdaten fehlen, Re-Zahl-relevant, muss man sie durch Simulation ermitteln, z.B. mittels Profili-2 oder XFLR5. Ersteres ist benutzerfreundlicher.

Begonnen wird im Register „Ø-Bestimmung“ mit der Bestimmung von Wirkfläche und Rotordurchmesser.
In Abhängigkeit von der gewünschten Jahresenergie und dem Jahresmittelwind am Aufstellort.
In Erweiterung von http://www.kleinwindanlagen.de/Forum/cf3/topic.php?t=4340 , Beitrag 3, ist etwas Finanzmathematik dazu gekommen.

Es folgt die Flügelberechnung in Entwurf und Nachrechnung nach der Blattelemente-Methode, zum Einen nach Schmitz, zum Anderen nach Betz. Die Unterschiede werden in gesondertem Register ausgewertet.

Die Berechnung nach Schmitz ist das modernere Verfahren und bringt in der Blattgeometrie zur Nabe hin einige Vorteile. Es sollte deshalb zur Anwendung kommen. Gasch hat sich zu dieser definitiven Wertung zumindest 1996 nicht aufraffen können.

Die Felder mit roter Schrift bediene ich normalerweise händisch. Damit aber die Berechnung bei Veränderung der Eingangsgrößen nicht gleich „aus dem Leim“ geht, habe ich mir was einfallen lassen. So ist die Bedienung im Sinne eines Tools möglich.
Nacharbeit zumindest beim verwendeten Rotor-Ø bleibt trotzdem möglich und sinnvoll.

Bei der Anlaufmoment-Berechnung lohnte sich die Funktionalisierung der Profildaten für große Anstellwinkel. Warum die Funktionswerte nicht direkt auf den polynomischen Trendlinien liegen, weiß der Geier.

Wieso der aus der Energiemenge errechnete Rotor-Ø zum Erreichen der tatsächlichen Leistung Lambda- abhängig durchaus merkbar erhöht werden muss, ist nicht klar.


Eine spezielle Variante zur Berechnung von Rohrblättern hatte ich hier im Anhang vorgestellt http://www.kleinwindanlagen.de…#real30009

Zuletzt noch 3 Bemerkungen:

1. Nobody is perfect.
2. Erst in der Praxis verliert die Theorie die graue Farbe.
3. Bitte neuere Beiträge nach Aktualisierungen durchforsten.

Wenn der Autor genannt wird - Andreas Georgi, Friedrichshafen - und die Quelle, steht der weiteren Verwendung in der Öffentlichkeit nichts im Wege.
Für Jene, welche das Urheberrecht nicht ernst nehmen:
Im Anhang sind sichtbare und unsichtbare Elemente enthalten, die auf den Autor hinweisen.


Grüße vom Windfried
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Sinnfehler

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Gepostet: 09.02.2013 - 18:18 Uhr  ·  #2
In der Anleitung heißt es auf S. 4 unter Allerdings:

Hier wurde die Formatierung mit "Symbol" vergessen.
Es muss heißen:

Gemeint ist der Anstellwinkel.

Grüße, W.
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Frage zu den Auftriebswerten

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Gepostet: 07.10.2013 - 14:14 Uhr  ·  #3
Zuerst mal ein Lob für die aufwendige Berechnung - sehr gut zum Abschauen :-) . Was ich leider nicht verstehe - warum nehmen die Auftriebsbeiwerte ca mit zunehmender Reynoldszahl ab. Sprich, an der Flügelspitze mit hohen Windgeschwindigkeiten und damit hohen Reynoldszahlen, soll das Profil weniger Auftrieb haben als in Nabennähe? Die Diagramme, die ich gefunden habe z.B. auf

http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=goe625-il

zeigen genau das Gegenteil...??

Welche Vorteile hat eigentlich ein dickeres Profil in Nabennähe außer mehr mechanischer Stabilität?
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Re: Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 08.10.2013 - 14:33 Uhr  ·  #4
Ca-Werte nehmen nicht wegen (angeblicher) Re-Zahlerhöhung zur Blattspitze hin ab.
Die Re-Zahl ist, wenn mit Ca-konstant ausgelegt wird und nicht bereits Profilbreiten-Modifikation vor genommen wurde, zumindest nach Betz an jedem Blattelement gleich. Kannst Du mit dem Tool aus probieren. Nach Schmitz sind die Unterschiede nur unwesentlich mehr, zum Drehzentrum etwas größer.

Ich habe übrigens auch paar Re-Zahlen berechnet. Bei <Schmitz> Spalte S und bei <Betz> Spalte Q. Sind ansonsten linear zur Vw (bei gleichem Lambda).

Zum Sinn und Zweck der Ca-Reduzierung zur Blattspitze hin hatte ich Dir hier schon etwas geschrieben.
Weiterhin:
Gasch schreibt dazu in "Windkraftanlagen" 1996, S. 150: "Man fängt mit Rücksicht auf hohe Gleitzahlen an der Spitze mit dünnen Profilen an (z.B. mit NACA 4409 mit 9% Dicke)"..... Diese dünnen Profile haben bei eh schon reduziertem Anstellwinkel natürlich noch weniger Ca als dickere.
Das ist aber im Sinne der Auftriebsverteilung i.O.
Wichtig sind die geringen Cw-Werte.
Man kann das mit dem Tool durch spielen und für versch. Profile Unterschiede in Md und P fest stellen.
Zuordnung Ca zu Alpha muss man händisch vor nehmen anhand Profilkennlinien.

Ob Profile bei höherer Re-Zahl bei selbem Alpha grundsätzlich deutlich höhere Ca-Werte zeigen, ist übrigens fraglich, ich sage mal falsch. Fängt bei Goe625 erst so ab ca. 10° an. Ist aber schon außerhalb des an zu strebenden Nutzungsbereichs.
Was mit der Re-Zahl an steigt, bei manchen Profilen noch deutlicher, ist der Grenz-Nutzungsbereich für Alpha, bevor dann die Strömung auf der Oberseite ab reißt.
Was deutlich sinkt ist der Cw. Die Gleitzahl (Ca/Cw) steigt.

Dickere Profile in Nabennähe tatsächlich hauptsächlich wegen der Steifheit.
Dickenverlauf muss nicht unbedingt so verlaufen, wie bei Flugzeugpropellern. Da ist die Belastung wesentlich größer.
Ob man allerdings bei WKAs mit nur 1 Profil sinnvoll über den ganzen Flügel kommt, ist fraglich.
Man müsste die Festigkeit z.B. mit FEM (Finite-Elemente-Methode) nachweisen.

Dickes Profil in Nabennähe macht sich immer gut, wenn Flügel aus dem Holz-Block gefertigt werden sollen. Verleimter Brettstapel oder Leimbinder z.B.

Übrigens war für den Autor von dem Propellerbuch, Horst Schulze mit Nahmen (s. EXCEL-Tab.), sowohl die Dickenreduktion als auch die Anstellwinkel-Red. zur Blattspitze hin so normal, dass er es garnicht weiter diskutiert hat. Anstellwinkel dort übrigens bis auf 0°. Dafür brauchte er keine Breitenreduzierung der Blattspitze selbst.
Auch war es für ihn normal, dass er für die Profile keine Roh-Werte für Streckung verwendet hat, sondern solche für die passende Streckung 5.
Da wird aus einer Gleitzahl von - schätze mal 60 bis 80 - eine von 14! Auch ist der Ca nur noch 0,75 so hoch.
Ich denke, da wird heute bisweilen viel falsch gemacht. Auch deshalb bleiben manche Windräder deutlich hinter den Werten der Berechnung zurück.

Gruß, W.
Oli
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Re: Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 23.10.2013 - 06:40 Uhr  ·  #5
Hallo Andreas,

kurze Anmerkung zur Funktionalisierung der Profildaten beim Anlaufmoment.
Dass die Funktionswerte nicht direkt auf den polynomischen Trendlinien liegen kommt von zu wenigen Nachkommastellen der x³ Trendlinie. Wenn du hier 7 bis 8 Nachkommastellen nimmst, passt das Ganze.

Oli
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Re: Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 23.10.2013 - 20:44 Uhr  ·  #6
Danke Oli,
nur, wie macht man das? Finde dazu keine Möglichkeit in EXCEL 2003.
Gruß, Windfried
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Re: Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 15.02.2015 - 00:01 Uhr  ·  #7
Eingestellt für "Windfried"


Es sind von einer Firma nach meinem Blattberechnungs-Verfahren Blätter für eine 5kW-Anlage ausgelegt worden. Hier ein Bild der Gesamtanlage, mit freundlicher Genehmigung der Firma, die allerdings ungenannt bleiben will - so etwas nenne ich ansprechendes Design!



Nenn-TSR etwa 7. Da gelingt der Selbstanlauf bei etwa 2,3 m/s nur, weil eine Pitchverstellung vorhanden ist, vermutlich mit spezieller Anlaufstellung. Sonst hätte man bei diesen schmalen Blättern schlechte Karten.

Leider - und das ist der Anlass zu diesem Beitrag - wurde von leichtem Pfeifen des Rotors bei höheren Geschwindigkeiten berichtet. Auf meine Frage nach dem Anstellwinkel an der Blattspitze die Antwort: 5°, möglicherweise wie bei allen Profilen.

Obwohl zuvor in Beiträgen darauf hingewiesen, das ist für die Spitze zuviel.
Für eine halbelliptische Auftriebsverteilung reduziere man, ab einer gewissen Anlagengröße (zu der 5 kW längst dazu gehört) durchaus bis hinunter auf 0°
Hier dazu ein Auszug einer EXCEL-Berechnung.



Arminius nennt das „Blattspitze rausdrehen“. Von ihm kommt auch die Empfehlung, aus gleichem Grund an der Blattspitze auf symmetrisches Profil zu wechseln. Auch wenn ich entgegen halte, dass das bei Groß-WKAs bezüglich Strak-Linien einfacher ist, als bei Klein-WKAs, da sie andere Profile verwenden. Die Blätter der Black-600 sind an der Blattspitze tatsächlich quasi symmetrisch.
Wenn das Flügeldesign dadurch sehr leidet, genügt aus meiner Sicht auch eine elliptische Blattspitzen-Kontur mit einem asymmetrischen Profil, und eben Anstellwinkel gegen 0°.

Bezüglich Profilwahl und -Verteilung:

Das Beispiel Goe 622 bis 625 stammt aus dem Propellerbau. In der Windkraft wird aber viel weniger Leistung/Fläche umgesetzt. Bedeutet viel geringere Lasten. Daher kann man ein gut brauchbares relativ dünnes Profil in Richtung Blattwurzel so lange weiter verwenden, bis die Festigkeit nicht mehr gewährleistet ist. Ansich nur aus letzterem Grunde muss man ab da zu dickeren Profilen wechseln. Das heißt nicht, dass man nicht trotzdem dicker werden kann, um einen guten Übergang zur Nabe zu erreichen.

Gut geeignet im äußeren Blattbereich bei Re-Zahlen von 150.000 und selbst noch bei 60.000 ist das altbewährte Clark-Y. Ist allerdings so gutmütig, dass es Schwierigkeiten geben kann, wenn Fähigkeit zum Strömungsabriss gefordert ist. Dann sind z.B. Goe 623 oder NACA 4412 besser geeignet, wobei das Goe wegen der länger gezogenen ebenen Unterseite gegenüber dem NACA Vorteile beim Anlaufmoment zu haben scheint, wenn nicht gepitcht wird.
Goe 622 eignet sich für die Blattspitze gut, wenn auf asymmetrisches Profil Wert gelegt wird. Hat unterhalb 5° sehr geringe Cw, die allerdings von NACA0008 unterhalb Re ca.150.000 noch unterboten werden. Ab Re 180.000 sind sie bis 3,5° aber etwa gleich.

Derzeit übliche Profile aus dem Groß-WKA Bau eignen sich aus meiner Sicht für Klein-WKAs eher nicht, da sie meist unter Re 300.000 schlecht funktionieren.

Gruß vom Windfried
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Re: Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 16.03.2015 - 07:56 Uhr  ·  #8
ICH hab' mal eine Frage- soll's auch geben:
Wie berechnet man denn in der Praxis das Anlaufmoment?

Vorne habe ich eine Frage gesehen, die ich allerdings beantworten kann:
Die nach den aussen abnehmenden Auftriebsbeiwerten.
Ich gehe zunächst davon aus, dass man wegen des Anlaufmomentes bei Stallanlagen aussen genug Fläche braucht. Da der Auftrieb durch Fläche mal Auftriebsbeiwert ca zu Stande kommt, ist ca klein. Vielleicht kann das noch jemand präzisieren - siehe meine Frage.

Restliche Beantwortung der Frage habe ich verschoben.

In diesem Sinne
Der Arminius
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Re: Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 16.03.2015 - 18:50 Uhr  ·  #9
Hallo

Die Anstellwinkeldateien sind sehr schön und übersichtlich finde Ich.
Aber warum alles in der wellt werden die Blätter aussen so schmal gemacht ??
Die Blattgeschwindigkeit wird vom Wind, und der Schnellaufzahl bestimmt, aber mit breiteren Blättern kann die Re Zahl leicht verdoppelt werden, bei manchen sogar locker verdreifacht .
Es wird da immer wegen zu geringen Re Zahlen andere Profile genommen .
Breitere Blätter bringe auch mehr Leistung genau wie ein paar Blätter mehr!

Gruß Aloys.
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Re: Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 17.03.2015 - 16:41 Uhr  ·  #10
Zitat geschrieben von FamZim

Aber warum alles in der wellt werden die Blätter aussen so schmal gemacht ??
Die Blattgeschwindigkeit wird vom Wind, und der Schnellaufzahl bestimmt, aber mit breiteren Blättern kann die Re Zahl leicht verdoppelt werden, bei manchen sogar locker verdreifacht .
Es wird da immer wegen zu geringen Re Zahlen andere Profile genommen .
Breitere Blätter bringe auch mehr Leistung genau wie ein paar Blätter mehr!

Gruß Aloys.


Eine äusserst interessante Frage:

Wenn man aussen die Blätter breiter macht steigt die erreichbare Nennleistung.
Gerade bei Stallanlagen ist das unerwünscht.
Und das Wurzelbiegemoment. Und die Lasten.
Ausserdem sinkt die optimale Schnelllaufzahl (man reduziert den Vorteil teilweise wieder), womit man sich einen höheren induzierten Widerstand einfängt.
Schneller laufende Blätter haben geringere Tipverluste (in gewissen Grenzen, die ich allerdings noch nicht kenne; das ist analytisch ein übler Aufwand).

Der Arminius
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Re: Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 17.03.2015 - 20:06 Uhr  ·  #11
Überspitzt müsste man dann de Blätter außen breiter wie innen machen was aber jedem einleutet das das keinen SInn hat.
Oder einfach linear gerade machen und profiliert was auch nicht gemacht wird weil innen einfach breiter und außen schmäler das bessere Leitung bringt.
Jede Distanz zum Repellermittelpunkt hat eine eigene optimale prozentuelle Blattabdeckungsfläche, desto höher der Umfangskreis wird desto schmäler und dünner müssen sie werden.
Das Repllerende muss ja den zb.b 30 fachen Weg zurücklegen wie eine Stelle in Nabennähe aber beide haben aber die selbe Windanströmgeschwindikeit.
Damit überall dies aerodynamsich funktionert muss die der Flügel nach außen massiv verändern in der Struktur.
Was aber statisch nicht immer zu 100% umgesetzt wird da ja der Repeller auch Sturmfest sein soll.

Wer breitere Blätter machen will kann genauso statt 3, 4 ,5 oder 5 normale machen ist dasselbe.
Drehmoment nimmt zu Drehzahl ab.
Leistung verbessert sich nicht, wie auch wenn diese bereits am Optimum ist kann sie bei veränderung nur schlechter werden.
Bei leichterem Wind ist die Leistung dann zwar besser bei Starkwind aber schlechter.
Verschiedene Reppellerschnellaufzahlen haben auch verschiedene Windbereiche wo sie ihre optimale Leistung bringen.
Der "klassische" Dreiflügeler der Großwindanlagen befindet siche etwa im vernünftigen Mittelfeld für normale Windlagen.
Wärs nich so würden alle hocheffzienten Wka´s so aussehen wie Western Windräder mit profilierten Blättern.
Gruß Hans
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Re: Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 18.03.2015 - 18:18 Uhr  ·  #12
Leider ist das alles nicht so wirklich richtig.

Aussen erzeugt man die höchsten Lasten bzw. Biegemomente.
Daher muss man aussen schlank machen-
was man übrigens auch bei Flugzeugen macht- Kein Ingenieur
benutzt die aerodynamisch optimale "elliptische Auftriebsverteilung"-
lieber innen ein wenig mehr, das schont die Struktur.
Und die Geschwindigkeit ist aussen hoch, die Kräfte steigen mit der
Anströmgeschwindigkeit im Quadrat.

Innen sollte man daher "irgendwie" dickere Profile verwenden-
Aber die Göttingen 62-Serie macht wirklich keinen Sinn.
Innen erzeugt man damit keinen Auftrieb (=Antrieb) und somit hat man
hohe Wurzelbiegemomente, da der Auftrieb nur aussen erzeugt wird.

An Stelle von breiteren Blättern mehr Blätter reduziert den induzierten Widerstand.
Das erkauft man sich mit der geringeren Re-Zahl.
Ob man jetzt 3 Blätter mit 20 cm oder 2 Blätter mit 30 cm an einem bestimmten Radius macht hat quasi keinen Einfluss auf das Drehmoment.
Die 3 Blätter sind im induzierten W. besser, die 2-Blatt-Konfig bei der Re-Zahl.
Und die 2 sind bei der Struktur eindeutig besser. Da 50% dicker 125% steifer ist.

Und ob 2 oder 3 Blätter- Offshore geht es in Richtung "2"...

Der Arminius
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Re: Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 21.03.2015 - 11:48 Uhr  ·  #13
Hallo erstmal,

Die Belange vom Groß-WKA Bau sind nur bedingt auf die Kleinen zu übertragen. Ihr habt wegen hoher und immer höherer TSR extrem schlanke Blätter. Sowas haben wir hier nicht. Würden nicht anlaufen. Es sei denn man kann Pitchen, zu ner Anlaufstellung. Auch das ist eher nicht vertreten.
Bei unseren TSR ist Stabilität in der Blattmitte quasi kein Thema. Bei der Black-600 hat man bis runter zu 1/3 R lediglich Profildicke um 10%. Bei 3/12 R kommt ca. 14% und dann die Einspannung mit 23%. Kohlefaser verstärktes Nylon allerdings.

Warum die Blätter zur Spitze i.A. stetig schlanker werden, wurde ganz richtig beschrieben. Man genügt damit dem Betz'schen Grundsatz, für opt. Cp möglichst überall Vw-Verlangsamung um 2/3. Davon kann man geringfügig sinnvoll abweichen. Zu viel senkt allerdings den Cp.

Dass dann die Blattspitze zusätzlich speziell geformt wird und damit noch schmaler, hat mit der Minimierung der Randwirbel zu tun und damit auch mit dem Blattspitzen-Geräusch.
Umso mehr relevant, je größer die Anlage ist, und bei hohen TSR mehr als bei geringen.

Der Einfluss der Re-Zahl wird meines Erachtens für die Spitze überbewertet. Negativ-Effekte gibt es da aus meiner Sicht erst ab gewissen Grenz-Anstellwinkeln, sag mal jenseits 5°.
Wenn aber der Anstellwinkel an der Spitze auf Null gesetzt wird, was soll passieren? Zudem hat man auch noch ausgewählte Profile.

Auftrieb an der Spitze möglicht gegen Null - wie bei Flugzeugen - ist hier nach meinem Vertändnis nicht außen vor.
Dazu Anmerkung: Wird alleine schon erreicht durch spitzelliptisches Blattende. Zusätzlich noch Anstellwinkel 0° und noch symmetrisches Profil? Man kann es auch übertreiben.
0 * 0 bleibt Null. Und wird nicht weniger, wenn noch ne 0 dazu kommt. ;-)

Arminius, mit der Bemerkung zur Profilseie Goe 62, also 622 bis 625 hast Du Dich, zumindest was kleinere WKAs betrifft, verstolpert.
Was Flugzeuge Jahrzehnte-lang durch die Luft gezogen hat, bei wesentlich höheren Belastungen, versagt bei Repellern nicht. Die NACA-Serie 44 ist ähnlich. Polaren sogar etwas stetiger.
Dass Ihr bei Groß-WKAs dringend unterhalb 1/3 R nach auftriebsstarken Profilen sucht, mag damit zu tun haben, dass Ihr mit der Blattbreite geizt.

War weiter vorn noch ne Frage zur Bestimmung des Anlaufmomentes.
2 Wege:
A) Man pflege seinen Flügel bei QBlade ein und beginne die Rotor-Simulation mit der Drehzahl 0,01 u/min (0 geht nicht). Es wird ein Drehmoment ausgewiesen.
Flügel nicht optimieren, zumindest nicht den Twist! Da wird bis zum heutigen Datum der vom Betz übernommen, der falsche.

B) Vor allem, wenn der Flügel konzipiert werden muss, kann man die EXEL-Datei vorgelagert in http://www.kleinwindanlagen.de…#real33784 benutzen. Möglichst nach Schmitz! Da ist auch ein Reiter <Anlaufmoment>. (Profilwahl optional. So steif wie im Propellerbau muss man nicht werden.)

Die 360°-Polaren (bzw. Segmenten davon) sind in beiden Fällen nicht besonders genau. Also bitte Reserven vor zu sehen!

Grüße, Xenius
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Re: Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 22.03.2015 - 12:41 Uhr  ·  #14
Zitat geschrieben von Xenius

Die Belange vom Groß-WKA Bau sind nur bedingt auf die Kleinen zu übertragen. Ihr habt wegen hoher und immer höherer TSR extrem schlanke Blätter. Sowas haben wir hier nicht. Würden nicht anlaufen. Es sei denn man kann Pitchen, zu ner Anlaufstellung. Auch das ist eher nicht vertreten.
Bei unseren TSR ist Stabilität in der Blattmitte quasi kein Thema. Bei der Black-600 hat man bis runter zu 1/3 R lediglich Profildicke um 10%. Bei 3/12 R kommt ca. 14% und dann die Einspannung mit 23%. Kohlefaser verstärktes Nylon allerdings.


Hallo an die neuen!

Hmm-
Also übertragbar ist das schon- die Randbedingungen sind aber anders:
Erstens hat's andere Re-Zahlen, wodurch eine ender SLZ und solidity etc. zustande kommt und ausserdem kann man bei einer Klein-WEA eine Welle 20% dicker machen- das kostet fast nichts- wenn man aber eine 400er Gusswelle auf 450 aufdicken will, tobt der Controller. :-)

Allerdings- was einer macht ist mitnichten ein Argument dafür, dass es sinnvoll ist.
Schon alleine der Einsatz von Kohlefasern erscheint mir fragwürdig:
Das ist reines Marketing und bringt mehr Nach- als Vorteile mit sich. Glasfaserverspritzte Rotorblätter würden es sehr wahrscheinlich genauso tun. Vielleicht sind's ja auch Glasfasern und ein bisschen schwarze Farbe. :-)

Zitat geschrieben von Xenius

Warum die Blätter zur Spitze i.A. stetig schlanker werden, wurde ganz richtig beschrieben. Man genügt damit dem Betz'schen Grundsatz, für opt. Cp möglichst überall Vw-Verlangsamung um 2/3. Davon kann man geringfügig sinnvoll abweichen. Zu viel senkt allerdings den Cp.

Dass dann die Blattspitze zusätzlich speziell geformt wird und damit noch schmaler, hat mit der Minimierung der Randwirbel zu tun und damit auch mit dem Blattspitzen-Geräusch.
Umso mehr relevant, je größer die Anlage ist, und bei hohen TSR mehr als bei geringen.

Der Einfluss der Re-Zahl wird meines Erachtens für die Spitze überbewertet. Negativ-Effekte gibt es da aus meiner Sicht erst ab gewissen Grenz-Anstellwinkeln, sag mal jenseits 5°.
Wenn aber der Anstellwinkel an der Spitze auf Null gesetzt wird, was soll passieren? Zudem hat man auch noch ausgewählte Profile.

Auftrieb an der Spitze möglicht gegen Null - wie bei Flugzeugen - ist hier nach meinem Vertändnis nicht außen vor.
Dazu Anmerkung: Wird alleine schon erreicht durch spitzelliptisches Blattende. Zusätzlich noch Anstellwinkel 0° und noch symmetrisches Profil? Man kann es auch übertreiben.
0 * 0 bleibt Null. Und wird nicht weniger, wenn noch ne 0 dazu kommt. ;-)

Ja, OK. Da die Strömung an der Spitze extrem 3-D ist, sagt die Re-Zahl ganz an der Spitze nichts aus. Komplett richtig. Wichtig ist aber, dass man auch lokale Strömungen mit hohen Übergeschwindigkeiten in jedem Falle vermeidet. Aus Lärmgründen.
Gerade bei Stallanlagen werden die Anstellwinkel viel höher und der Lärm auch.
Bei Pitch wird das alles nicht so heiss gegessen...

Zitat geschrieben von Xenius

Arminius, mit der Bemerkung zur Profilseie Goe 62, also 622 bis 625 hast Du Dich, zumindest was kleinere WKAs betrifft, verstolpert.
Was Flugzeuge Jahrzehnte-lang durch die Luft gezogen hat, bei wesentlich höheren Belastungen, versagt bei Repellern nicht. Die NACA-Serie 44 ist ähnlich. Polaren sogar etwas stetiger.
Dass Ihr bei Groß-WKAs dringend unterhalb 1/3 R nach auftriebsstarken Profilen sucht, mag damit zu tun haben, dass Ihr mit der Blattbreite geizt.

Diese "Serie" - welches Flugzeug? Aber selbst wenn es so wäre: Aussen dünn, damit der Flieger nicht "abschmiert" bei Strömungsabriss und erst innen die Strömung abreisst.

Aber bei WEA ist es so, dass sie ja auf irgendeine "Nennleistung" spezifiziert sind.
Sagen wir 1 kW. Und dann werden die 1kW erbracht, dass man einen positiven Pitchwinkel einstellen muss, um zumindest die Aussenströmung sauber zu kriegen. Das erhöht massiv die Biegemomente.
Quasi Crome-Prinzip. Hier ist Crome so konsequent, innen die Fläche wegzulassen.

"Profilserie" ist ja ein deeeehnbarer Begriff.
Das Problem bei dem Gö-strak ist, dass sowohl Profildicke als auch Wölbung bei den dicken Profilen erhöht sind (Um die Unterseite gerade zu halten).
Normalerweise nimmt man für eine ähnliche Re-Zahl bei Aufdickung die Wölbung herunter - nicht hoch.
---Ausflug ---------
Fur was man übrigens die viel gepriesene "gerade Unterseite" braucht- keine Ahnung.
Profile, die hinten nach unten gezogen sind, kann man auch statisch bestimmt glatt auflegen und somit den Einstellwinkel bestimmen.
Ich zitiere aus dem Buch von Herrn Crome:
"... Profil ist auf der Druckseite (fast) plan. Das kommt dem Selbstbau zugute". Oder "besonders angenehm ist die fast glatte Druckseite".
Ich versteh das nicht- was da "angenehm" sein soll - vielleicht kann mir da jemand helfen.
wenn ich solche Pseudoargumente lese, mit denen er auch noch Studenten unterrichtet...

Festigkeitstechnisch sind ebene Flächen schlecht:
Sie beulen nämlich schneller als gewölbte.
----Rückkehr -------------

Zitat geschrieben von Xenius

War weiter vorn noch ne Frage zur Bestimmung des Anlaufmomentes.
2 Wege:
A) Man pflege seinen Flügel bei QBlade ein und beginne die Rotor-Simulation mit der Drehzahl 0,01 u/min (0 geht nicht). Es wird ein Drehmoment ausgewiesen.
Flügel nicht optimieren, zumindest nicht den Twist! Da wird bis zum heutigen Datum der vom Betz übernommen, der falsche.

B) Vor allem, wenn der Flügel konzipiert werden muss, kann man die EXEL-Datei vorgelagert in http://www.kleinwindanlagen.de…#real33784 benutzen. Möglichst nach Schmitz! Da ist auch ein Reiter <Anlaufmoment>. (Profilwahl optional. So steif wie im Propellerbau muss man nicht werden.)


Danke - ganz praktisch. Ich dachte, es würde analytisch gerechnet.
Schmitz ist wegen der geringern SLZ bei KWEA sicher wichtiger als bei großen.

Der Arminius
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Re: Repeller-Berechnung (HAWT)

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Gepostet: 20.06.2015 - 10:37 Uhr  ·  #15
Hallo,

ich muss zugeben, dass ich mich noch nicht wirklich intensiv mit der Blattberechnung auseinandergesetzt habe.

Habe mir nun die Excel Datei heruntergeladen und mal meine Werte soweit eingetippt und berechnen lassen. Nur: Wie kann ich aus all den Werten meine Zeichnung des Blattes im CAD machen? Ich verstehe wo die Winkel zu tr sein sollen (alpha u. gamma), aber nicht wie ich auf die anderen Punkte komme.

Vielleicht kann mir ja jemand weiterhelfen.

Viele Grüße
Michi
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