WKAero Tool zur Berechnung von Rotorblättern

 
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WKAero Tool zur Berechnung von Rotorblättern

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Gepostet: 31.01.2019 - 22:18 Uhr  ·  #1
Moin liebe Gemeinde,
ich bin im Netzt auf dieses Tool gestoßen https://wkaero.calcing.de/index.php
Die Bedienung ist erstmal etwas unübersichtlich aber nach einger Zeit konnte ich mich ganz gut zurechtfinden. Man kann hier recht einfach durch die Angabe von Radius, SLZ, etc sich sein Rotorblatt erstellen und es sich als STEP-Datei ausgeben lassen.
Es wäre nett wenn sich jemand, der ein bisschen Ahnung von Profilen hat, damit auseinandersetzen könnte.
Ich habe mir mal ein Rotorblatt mit der Länge von 70cm, Schnelllaufzahl von 6 und mit dem Profil NACA 4421 erstellen lassen. Das Profil ist jetzt recht dick (habe mich aufgrund der Stabilität dafür entschieden) bin mir aber nicht sicher ob das schlau ist bezüglich des Luftwiderstands und der Reynoldzahl. Kann mir da jemand ne Rückmeldung zu geben?

Hier mal ein Bild des Rotorblattes und die STEP-Datei
 

 
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Re: WKAero Tool zur Berechnung von Rotorblättern

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Gepostet: 01.02.2019 - 17:00 Uhr  ·  #2
Hallo Weedi

Ich halte von der Profielwahl erst mal garnichts, erst recht nicht für das ganze Blatt.
Begründung:
Der Wiederstand bei 60 m/sek wirt grösser sein als die Energie die es bei 10 m Wind erzeugen kann.
Aus meiner Modellfliegererfahrung hat ein 20 % Profiel für die Geschwindigkeit (an der Blattspitze) nichts als Wiederstand zu bieten.
Mein Modell mit einem 12 % Proviel erreichte etwa 20 m/sek im Sturzflug, auf keinen Fall 60 m/sek .
Die Blätter von KWA werden ausschlieslich im Bereich von Modelltragflächen betrieben und sollten daher auch solche Profiele haben.
Modelle die es eilig haben (Speedmodelle), werden mit Profielen von 6 bis 8 % Dicke geflogen und brauchen dann auch noch 2 bis 3 Kw für ~ 83 m/sek.
Ich rate daher das Aussenprofiel auf 8 % zu verdünnen, es kann ruhig das gleiche 20 % tige sein, aber auf 8 % runter gerechnet.
Und dann weiter , so wie die Blattgeschwindigkeit abnimmt zur Achse hin dicker werdend.
Linear verteilt jeweils 8 bis 9 % vom Radius zur Achse 1 % dicker, sollte in etwa hinkommen.

Gruß Aloys.
ora
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Re: WKAero Tool zur Berechnung von Rotorblättern

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Gepostet: 02.02.2019 - 18:25 Uhr  ·  #3
Hallo!

Aloys möchte ich dir Recht geben: es macht wenig Sinn, dasselbe Profil über das gesamte Rotorblatt zu verwenden. Bei diesem kleinen Rotordurchmesser ist der Vorschlag mit dem 8 % dicken Profil außen ein sehr guter Vorschlag.
Zu den NACA Profilen ist zu sagen:
Diese Profile sind geschätzt 70 Jahre alt. Die Nummerierung kommt daher, da man diese Profile geometrisch systematisiert hat. Also die Mittellinie ist vorgegeben und die Profildicke Hat man darüber gelegt und dann hat man das gemessen. Selbst bei den Windkanälen hatte man noch wenig Ahnung bezüglich Windkanalturbulenz usw. Von dieser Seite her sollte man eher auf Profile von Herrn Selig aus den USA (SD7037) zurückgreifen. Er hat spezielle Profile für Kleinwindanlagen ausgelegt.

Außerdem habe ich eine Kritik an der Rotorblattform: Diese ist aerodynamisch sicher optimal und natürlich findet man diese Form in einem jedem Buch eines jeden Autors, der etwas auf sich hält. keiner dieser Autoren hat aber jemals eine Windkraftanlage ausgelegt.
Aber irgendwie muss man auch eine Struktur hinein bringen. Deswegen würde ich sie zumindest ein bisschen dreieckiger machen beziehungsweise in der Mitte etwas breiter. Damit verliert man vielleicht ein halbes Prozent Leistung, habe aber auch Vorteile bei der Fertigung, da man die Hinterkantengurte gerade hinein legen kann usw..

Ora

Kannst Du CAD oder wie ist das? Hast Du Erfahrungen im FormenBau?
Das ist alles nichttrivial. Das fängt schon an bei der Hinterkantendicke des CAD-Modells.
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Re: WKAero Tool zur Berechnung von Rotorblättern

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Gepostet: 02.02.2019 - 20:36 Uhr  ·  #4
Danke euch beiden für die Antworten. Ok dann hatte sich mein Verdacht ja bestätigt mit der Profildicke und dem Luftwiederstand. Der Plan war es dieses Blatt in mehreren Stücken mit einem 3D-Drucker auszudrucken. Das wurde auch schonmal in einem anderen Beitrag diskutiert und ich habe das mal ausprobiert. In die Löcher kommt eine bzw zwei Gewindestangen hinein und dann werden die Teile miteinander verspannt. Da das "Druckerplastik" nicht sonderlich gut Biegespannungen sondern recht hohe Druckspannungen aufnhemen kann, bekommt man durch die Gweindestange eine sehr gute Stabilität wie bei Spannbetongbrücken. Ich habe es nicht geschafft (mit angemesserner Kraft natürlich) den Flügel durchzubrechen. Aber wie gesagt das ist erstmal nur n bisschen Spielerrei um zu schauen ob es überhaupt möglich ist.

Ich bin im CAD Programm noch relativ neu und habe mir alles durchs Netz selber bei gebracht. Das interessannte war ja gerade an der Internetseite das sie mir einen kompletten Flügel für mein Anforderungen brechnet. Das ist ja eben die Schwierigkeit sich das selber zu berechnen, besonders wenn man so gut wie keine Kenntisse in der Strömungslehre hat.

Mir ist gerade aufgefallen das dass Programm WINDKRAFT auch ein immer gleich dickes Profil verwendet. Es sieht zumindest danach aus, leider werdeden da keine Angaben zu Chord oder der Dicke gemacht...

LG Matthis
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Re: WKAero Tool zur Berechnung von Rotorblättern

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Gepostet: 02.02.2019 - 20:49 Uhr  ·  #5
Ich kann, wie auch schon mal hier besprochen wurde, mir aus verschiedenen Airfoils ein 3d Modell des Flügels erstellen. Mein Problem war nur immer wann ich wo welchen Anstellwinkel und Chordlänge brauche. Wäre cool wenn es dazu eine vernüntfige "Anleitung" gäbe durch die man sich dann in das Thema einlesen kann.

Wenn ich jetzt wie von dir beschrieben auf 8% mit der Dicke runtergehen soll, muss ich das dann so verstehen das ich bei 100% 20 Dicke habe und bei 50% 10 Dicke? (Bezieht sich
 
jetzt auf das angehängte Bild von dem Airfoil Plotter.
ora
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Re: WKAero Tool zur Berechnung von Rotorblättern

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Gepostet: 02.02.2019 - 22:51 Uhr  ·  #6
Qblade ist m.E. für einen Rookie der beste Kompromiss.
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Re: WKAero Tool zur Berechnung von Rotorblättern

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Gepostet: 03.02.2019 - 11:10 Uhr  ·  #7
Hallo

Die Profildicke ist ja nicht bei 100 % 20 % das wäre ja an der Achse sondern bei 90 % = 20 % dicke.
Und Aussen dann 8 % .
Die Diverenz ist 12 % und muß dann symetrisch aufgeteilt werden.
ZB in 10 % Schritten je 1,2 % .
Aussen 8 %
bei 10 % Radius dann 9,2 %
bei 20 % dann 10,4 %
bei 30 % dann 11,6 %
usw bis zur Achse hin.
Dann würde Ich den Anströmwinkel für die Steigung berechnen.
Bei -2 ° haben die meisten "tragent gewölbten" Profile keinen Auftrieb.
Diese Linie nehme Ich dann an jedem der 10 % Radiusschritte, bei der Steigung für die 6 fache Umpfangsgeschwindigkeit.
So würde das Windrad dann zu langsam drehen und keine Leistung erzeugen,
Also einen positiveren Anströmwinkel.
Aussen beim 8 % Profil zb 5 ° positief, und innen bei 90 % auch 5 °, dazwischen dann zur Mitte hin einen grösseren , aber auf keinen Fall so gross das es rückwärts laufeb würde.
Die Profile können zum Teil bis 20° angestellt werden, bringen zwar viel Auftrib , also Druck gegen den Mast, aber wenig Drehmoment.
Da muß dann ein Kompromiß gemacht werden.
Das wäre Meine Vorgehensweise, ich weis nicht wie die Programme das rechnen, und ob das alles berücksichtigt wird.

Gruß Aloys.
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