Darrieusrotor mit durchströmten aeroelastischen Flügelprofil

Hallo Uli, das ist schonmal interessant zu wissen. Dein Savonius ist vermutlich energetisch optimaler als meiner.
Mein Savonius liegt über meinem NACA. Das gute Abschneiden meines Savonius kann ich mir nicht so recht erklären.
Vielleicht sehen wir es aber auch nur aus einer falschen Perspektive, vielleicht handelt es sich
eher um ein schlechtes Abschneiden des NACA und die Werte für den durchströmten und den Savonius sind eher normal.

Was ist es denn sonst ? Kann es sein das du sagen wolltest es ist gar kein "optimierter, durchströmter" Savoniusrotor ?
Dann müsste ich Dir Recht geben. Es ist halt ein einfacher Savonius, wie ich ja auch schrieb.

Ich kann nicht ganz folgen wie du auf diese Werte gekommen sein magst, auf jeden Fall sind sie aber falsch.
Gehen wir mal von der Leerlaufdrehzahl beim 25cm Savonius aus, diese beträgt ca. 300 U/min.
Dann rechnen wir die Drehzahl pro Sekunde aus, das sind 300 durch 60 = 5 U/sek
Dann rechnen wir den Rotorumfang aus, 25cm mal 3,14159 = 78,5cm
Jetzt Drehzahl pro Sekunde mal Rotorumfang = Umfangsgeschwindigkeit = 5 mal 78,5 = 3,92m/s

Bei einer unterstellten Schnellaufzahl von 1 hätte der Wind dann ca. 3,9m/s drauf gehabt.

@ Bernd: Ich habe hier ↑ http://www.ifb.uni-stuttgart.d…rieus2.jpg eine Theorie gefunden, in der der Fluegel des Darrieus-Rotors mit seiner Fluegelsehne tangential zur Umlaufkreislinie angegeben wird. Ist fuer mich nicht gerade aufschlussreich, da ich immer davon ausgegangen war, dass beim Darrieus der Fluegel wie bei unserem durchstroemten die Ausrichtung linear dazu haben muss, also mit Null Anstellwinkel. Ob Du damit mehr Mucki auf Deine Nacafluegel bekommen kannst? Carl

@ Bernd: Auch mir fehlen Erfahrungen mit Deinem Halbschalenlaeufer. Der wird auch heute noch wegen seines langsamen ! Laufes in der Werbung eingesetzt. Autofirmen auf G.C. in Las Palmas fixieren diese mit Saugnaepfen auf den Autos, se vende (zu verkaufen) steht auf den drehenden Fluegeln. Allerdings sind die Fluegel dort nicht perfekt halbrund sondern gehen ein Stueck geradlinig von der Drehachse nach aussen bevor sie zur Halbschale umgebogen werden. In frueheren Zeiten hat man sowas im Ruhrgebiet auf Litfasssaeulen drehend auch gesehen. Vielleicht reagiere ich so empfindlich auf Verallgemeinerungen bei der Bezeichnung Savonius-Rotor, weil man den Savonius als Durchstroemturbine oft unterschaetzt, immer wieder (Lehrmeinung) als reinen Widerstandslaeufer bezeichnet, auch ohne dass es ueberhaupt ein gueltiges mathemathisches Modell der mechanischen Physik von ihm gibt, nach fast 100 Jahren! Diejenigen, die sich erstmal real mit einem echten Savonius-Rotor befasst haben, laesst er nicht wieder los! Ich verehre diese unglaublich einfache und wirkungsvolle Loesung des Sigurd Savonius als einen enormen individuellen Schritt menschlichen Erfindergeistes! Tatsaechlich ist es sehr ueberraschend, dass Dein 25 cm Halbschalen-Rotor derart gut abschneidet. So hochgerechnet muesstest Du bei einer "echten" 25 cm Savoniusturbine sogar unseren durchstroemten Fluegel weit zuruecklassen! Vielleicht kann man durch Verdopplung der Werte nicht so einfach hochrechnen, weil sich die Kennlinien beim veraenderten Rotordiameter nicht proportional verhalten. Und dann muessen wir wohl auch noch abwarten, ob vielleicht die Nacafluegel durch weitere Profilglaettung noch etwas mehr Leistung schaffen. Obwohl das bei Deiner Beschreibung des super glatten Finish der Nacaprofile kaum noch moeglich erscheint! Gruss, Carl

Ja, Bernd, letzten Endes wird man wohl nicht darauf verzichten koennen, diese Versuche auch in einem Windkanal oder wenigstens im Freiland zu wiederholen. Das kleinere Objekte andere aerodynamische Vorbedingungen vorfinden und anders reagieren als Grosse ist allerdings bekannt. Ich nehme mal an, dass ein 5 Meter grosser Schmetterling so seine Probleme beim Fliegen haette. Natuerlich spielt auch die unterschiedliche Anstroemung durch Deinen Ventilator sicherlich eine Rolle. Wenn es nicht zu aufwendig ist, koenntest Du vielleicht einen richtigen Savonius ausprobieren, vielleicht in unserer Groesse 50 mal 50? Oder macht das Andre oder Uli schon? Auch waere es moeglich, Deine Halbschalenanordnung nochmals zu verkleinern, 50cm hoch, aber vielleicht nur 10cm oder 12,5cm breit. Du hast doch sicher noch die kleineren 50mm Vorfluegelhalbschalen? Als Gegenprobe, und um zu sehen, ob relativ zur 25cm Breite eine entsprechende Vergleichsbeobachtung gemacht werden kann. Ich muss gleich weg, bin zum Mittagessen eingeladen. Gruss Carl

@ Bernd: Ich komme gerade von der Einladung zurueck, es gab Sauerbraten, Knoedel, Mischgemuese mit Broccoli und Blumenkohl. Mmmmh! Das klingt alles sehr plausibel mit der Viskositaet der Luft. je nach Stellung der Halbschalen fuellt die Luft diese nicht nur, sie fliesst auch wie ueber eine Leitflaeche nach aussen, dort also mit hoeherem Druck wie bei einem Segel ab. Das gibt wahrscheinlich immer das Wupp - Wupp Geraeusch auch beim Savonius! Die Berndtheorie hoert sich also sehr gut an! Kleine Savovonius-Rotoren duerften auch von den von Dir vermuteten Eigenschaften profitieren. Da beim Savonius mit ansteigender Rotorgroesse Unwuchten und Lastwechsel die Konstruktion schwieriger und auch anfaelliger machen, ist es seit einiger Zeit meine Ueberzeugung, dass man den Savonius am besten als kleinen Rotor so nutzt, indem man durch aussenstehende Leitflaechen oder indem man ihn als Mantelturbine mit staerkerer Stroemung versorgt. Das gibt viel Leistung und hohe Drehzahlen! Hier ist ein Beispiel einer solchen komerziellen Anwendung:http://tmawind.com - Ich bin davon ueberzeugt, dass dies unter bestimmten Voraussetzungen eine sehr gute Wahl ist. Bei groesseren Rotorabmessungen wuerde ich jedoch unseren H-Rotor vorziehen. Der Savonius als kleiner Rotor kann sehr robust gebaut werden und hat auch nicht so viel Verschleiss, also je nach Einsatzgebiet und gewuenschten Leistungen und auch aestetischen Wuenschen eine sehr gute Wahl!!! Gruss,Carl

Ja Bernd, sieht toll aus! Die Leute die das bauen, wissen vielleicht noch nicht, dass beim Savonius garnicht unbedingt eine Kreisplatte als Abdeckung sein muss, es genuegen durchaus schmale hier am Dreifluegler sternfoermig abstrahlene Spiralspanten fuer die Randverluste. Erst die tellerfoermigen Deckel oben und unten machen den klassischen Savonius zum Litfasssaeulentrumm. Super! Gruss, Carl

Wenn Du in der Naehe von Braunschweig wohnst, so liegt Rotha im Funkschatten relativ weit hinter dem Brocken von Dir aus gesehen. Ich muesste auf den Brocken klettern mit Taschenlampe natuerlich! Das habe ich im naechsten Sommer schon auf dem Zettel! Gruss, Carl

viel zu wenig Bilder hier.... das muss geändert werden

Heute hab ich mal versucht das im Baumarkt erhältliche 50x25cm 2mm dicke "Bastelglas",
das ich schon vor einer Weile kaufte, in die richtige Form zu bringen.
Ich suchte nach einer Form um das Basteglas schön rund zu bekommen und was soll ich euch sagen,
ein bisschen im meinem Messiebunker gesucht und da liegen ja noch wahre Schätze herum.
Ich entdeckte z.B. etliche ca. 60cm x 40cm grosse, sehr dünne Alubleche von ca. 0,4mm Dicke.

Eines dieser Bleche hab ich mir geschnappt, ebenso eine Holzplatte und dann habe ich aus beidem
eine halbrunde Form mit 25cm Radius gebaut. Oben habe ich meine Form mit dem dünnen
Alublech wärmebeständig beplankt.



Kaum war das gute Stück fertig, hab ich ein Stück Bastelglas von 50 x 25cm drauf gelegt und
das ganze dann von oben mit einem Heißluftfön "befeuert". Erwartet hatte ich das sich das
Bastelglas unter dem Heißluftfön wie eine weiche Scheibe Schmelzkäse auf die Form darunter legt.
Aber denkste, ich musste enorm drauf halten ehe sich die nur 2mm starke Polystyrol Scheibe
von selber verformte. Das tat sie auch nicht wirklich gleichmässig, eher wurde das ganze leicht huckelig.
Das blödeste am ganzen war aber, das das Bastelglas dabei zu schrumpfen begann.
Bei einem weiteren Versuch sollte man das Bastelglas vielleicht im Backofen nicht zu sehr erhitzen
und dann zwischen zwei Formen im wahrsten Sinne "in Form" drücken um den anscheinend bei
höheren Temperaturen auftretenden Schrumpfeffekt zu verhindern.

Naja jedenfalls war mein heute erzeugter "Flügel" jetzt nicht mehr 50cm sondern nur mehr ca. 47,5cm lang
Der Begriff "gläserner Flügel" bekommt hier eine ganz neue Bedeutung
Bislang dachte ich gläserne Flügel würde nur die Firma "Schimmel Piano" in Braunschweig für
Udo Jürgens, Elton John und andere bauen

Ich montierte das was ich schuf auf meinen Prüfstand. Vorne drann kam der dicke, 10cm Durchmesser
messende Vorflügel Modell "Angeber" drann montiert. Danach kam das, was dann immer folgt,
eine Messreihe bei verschiedenen Drehzahlen.
Links seht ihr die Kennlinie mit schwarzen Endkappen die lediglich den Vorflügel selbst verschliessen.
In der rechten Grafik habe ich dann zusätzlich Stücken von Teppichklebeband aufgeklebt, was den Wirkungsgrad
nochmals um stattliche ca. 10% besonders bei mittleren und höheren Drehzahlen erhöhte.
Durch die zahlreichen Tests können wir glaube ich sagen, das lang gezogene Endkappen,
die sich auch noch über den Bereich der Leitfläche erstrecken, das beste Resultat erzielen,
was sich auch hier wieder mal bewahrheitet hat.
Im Bild leider nicht so gut erkennbar ist die Form des "gläsernen Flügels" die insgesamt doch
recht gut dem Rotorradius folgt. Alle Grössenangaben gelten incl.des Vorflügels.
.


Hier noch ein Kurzvideo das einen optischen Eindruck vom gläsernen Flügel verschafft.
Genau wie ich es erwartete wirkt dieser riesen Flügel, da er durchsichtig ist, nicht soo sehr wuchtig .
http://www.vallstedt-networks….egel_1.avi

Anschliessend habe ich dann einen "nur" 16,5cm tiefen Flügel (Gesamtflügeltiefe incl. Vorflügel) des optimierten 3 Flüglers
als "Singel-Flügel" durchgemessen. Die erzielten Leistungen sind doch um einiges geringer als bei
dem weit grösseren "gläsernen Flügel". Auch verläuft die Kennlinie des relativ grossen gläsernen Flügels
erstaunlicherweise vergleichsweise nahezu perfekt flach. Nach meiner Einschätzung weisst das
beim gläsernen Flügel auf eine leichte proportionale Überdimensionierung der Leitfläche im
Verhältnis zum Vorflügel hin. Einen noch grösseren Vorflügel habe ich leider derzeit nicht zur Verfügung.
Hier jetzt die Kennlinie für den 16,5cm langen Aluflügel mit langen Endkappen.



Der Unterschied zum gläsernen ist nicht unerheblich. Wie Carl es vermutete gelten wohl
für einen 1 Flügler andere optimale Verhältnisse für Flügeltiefe/Rotorumfang (was ja auch logisch erscheint).
Das Drehmoment ist, auf den Aluflügel bezogen, bei dem im Verhältnis riesigen gläsernen Flügel deutlich grösser.
Auch stieg die maximale Leistung vom kleineren Aluflügel zum gläsernen um ca. 30% an.
Die Leelaufdrehzahl und auch die Drehzahl bei der das Leistungsmaxima auftritt, sanken aber deutlich ab.
Der nutzbare Drehzahlbereich liegt beim gläsernen Riesenflügel sehr tief.
Ich gebe auch zu bedenken das die Dimensionen des gläsernen vermutlich das Ende der proportionalen
Fahnenstange darstellen könnten, wenn diese nicht gar schon
überschritten ist, denn es hat schon etwas von der optischen Wirkung einer gerundeten
Zimmertür am Ende des Tragarms, wenn man sich den gläsernen Flügel mit z.B. 2m Blatthöhe und
undurchsichtig vorstellt. Die energetische Ausnutzung des 3 Flüglers errreicht man aber
(wie erwartet) auch mit einem vergrösserten Einflügler nicht. Der 3 Flügler erzielte in
meinen Tests ca. gut die doppelte Leistung des verbesserten Einflüglers.

Bis zum nächsten mal, wir schalten zurück ins Messstudio

Hallo Carl
Mehr und mehr ist das hier leider nur noch eine Diskussion zwischen uns beiden. Wo sind die anderen ?
Ich werde heute abend noch Tests mit dem Duplex-Vorflügel am gläsernen machen.
Mal sehen was mir noch so einfällt.
Allerdings ist nach meiner Einschätzung der derzeitige riesige "Angeber" Vorflügel eher noch zu klein.
Darauf deutet der sehr flache Verlauf der Kennlinie hin. Allerdings ist er nicht aerodynamisch
genug geformt, er ist einfach nur rund. Naja wir werden sehen was bei den weiteren Messungen heraus kommt.

Eins muss ich aber noch los werden, heute gab mir das Schicksal ein deutliches Zeichen.
Meine Bestimmung soll es anscheinend sein mein Leben fortan dem 3 flügeligen Rotorbau zu widmen.
Anders kann ich es mir nicht erklären, das ich heute auf meinem weihnachtlichen Naschteller eine derartige Mutation einer Walnuß fand

Durchströmter Flügel, 25cm x 50cm mit Duplexdachrinnen Vorflügel auf dem Prüfstand.

Nach 3 Stunden "Spontanschlaf" wieder erwacht, habe ich Carls Wunsch aufgegriffen und den
glaesernen Flügel heute mit einem 6,5cm breiten, aeodynamisch geformten Vorflügel aus einer
"Dupexdachrinne" versehen. Es ist der gleiche Vorflügel wie ich ihn für den 3 Flügler mit Erfolg einsetzte.

Kaum schaltete ich die Ventilatoren ein war meine Überraschung gross, denn das Ding beschleunigte auf
eine Leerlaufdrehzahl von 131 U/min. (mit dem 10cm dicken runden "Angeber" Vorflügel waren
es unter den gleichen Bedingungen nur 117 U/min)
Allerdings wich die Begeisterung dann einer Ernüchterung als ich die Leistungswerte ermittelte.
Die Kurve liegt in etwa auf dem Niveau des Flügels mit nur halber Blatttiefe. Bemerkenswert allerdings,
das die energetisch optimalen Bereiche der Kurve dieses riesigen Flügels durch Verwendung
des Duplex Vorflügels nun bei recht hohen Drehzahlen liegen. Die Schnelllaufzahl im
Nutzdrehzahlbereich stieg im vergleich zum dicken 10cm Vorflügel erheblich an, genauer gesagt
um satte 55%, was für eine Generatorauslegung sehr positiv ist.

Hier Vergleichswerte, NDN = Nutzdrehzahlniveau:
25cm Flügeltiefe und 10cm Vorflügel, NDN = ca. 55 U/min, maximale Leistung ca. 0,44W
12,5cm Flügeltiefe und 6,5cm Vorflügel, NDN = ca. 75 U/min, maximale Leistung ca. 0,32W
25cm Flügeltiefe und 6,5cm Vorflügel, NDN = ca. 85 U/min, maximale Leistung ca. 0,32W

Insgesamt ist die energetische Ausbeute des 25cm Flügels mit Duplexvorflügel ca. 30% geringer
als mit dem Angebervorflügel, das Nutzdrehzahlniveau liegt erfreulicherweise aber ca. 55% höher
Macht euch selbst ein Bild :




Für mich ergibt sich aus den Testergebnissen das man über die Rotorblatttiefe die Drehzahl
beeinflussen kann, zumindest klappt das so perfekt beim Einflügler.
Über die Vorflügelgrösse hingegen beeinflust man eher das energetische Maxima.
Eine sehr interessante Sache.