Modellbau für Windkanalversuche

 
steveo
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Modellbau für Windkanalversuche

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Gepostet: 18.06.2008 - 10:13 Uhr  ·  #1
Hallo, ich bin hier ganz neu im Forum. Im Rahmen einer Studienleistung soll ein Windradmodell konstruiert werden. Dieses soll dann im Windkanal zur Messung von Strömungsfeldern genutzt werden. Der Rotordurchmesser soll bei 35 bis 70 cm und es soll Windgeschwindigkeiten bis mindestens 25 m/s überstehen.

Ich bin noch ganz am Anfang des Projektes und überlege jetzt gerade, wie man am besten die Rotorblätter bauen sollte. Eine Möglichkiet wäre es ja sicherlich unsere gewünschte Flügelgeometrie in einem CAD - Programm zu digitalisieren und dann an einen "CNC - Fräs - Maschinen" Dienstleister zu schicken und dort herstellen zu lassen. Hat vielleicht jemand in diesem Bereich bereits Erfahrungen gesammelt und kann eventuell einen Anbieter besonders empfehlen? Habe da bis jetzt noch nichts spezielles für Windradrotorblätter gefunden, eine Idee wäre ja die verwandten Flugzeugmodellbauer mal abzuklopfen.

Ein weiteres Problem ist bei dem Projekt der Generator. Das Modell soll sich immer mit einer regelbaren Schnelllaufzahl drehen, deswegen werden wir wohl einen Motor brauchen, der als Bremse und als Antrieb einsetzbar ist. Hat vielleicht jemand einen Tip, wo man nach so etwas fündig werden kann?

Ich hoffe mal, dass vielleicht schon jemand Erfahrungen mit solch einem Vorhaben hat. Bin über jede Information erfreut...
XXLRay
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Re: Modellbau für Windkanalversuche

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Gepostet: 22.06.2008 - 12:59 Uhr  ·  #2
steveo
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Re: Modellbau für Windkanalversuche

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Gepostet: 23.06.2008 - 16:52 Uhr  ·  #3
In unserem Windkanal kann man ja prinzipiell verschiedene Windgeschwindigkeiten einstellen, darraus würden sich ja generell schon unterschiedliche Drehzahlen für den Rotor ergeben. In unserem Versuch ist es aber erwünscht, die Drehzahl des Rotors unabhängig von der Windgeschwindigkeit einzustellen. Deswegen brauchen wir um bei höheren Windgeschwindigkeiten eine niedrige Drehzahl zu bekommen im Prinzip eine Bremse (Generatorbetrieb), wenn wir aber bei niedrigen Windgeschwindigkeiten hohe Drehzahlen haben wollen, müssen wir die hohe Drehzahl über einen Motor erreichen.

Ich hoffe, dass konnte dein Frage beantworten. In dem Projekt geht es darum, größer voll skalierte Versuche möglichst detailgetreu abzubilden um dann die sich ergebenen Strömungsfelder mit PIV zu untersuchen.
XXLRay
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Re: Modellbau für Windkanalversuche

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Gepostet: 23.06.2008 - 17:45 Uhr  ·  #4
Mein Problem ist irgendwie, dass ich nicht verstehe, warum du das Windrad bei niedrigen Windgeschwindigkeiten antreiben willst. Jedes normale Windrad steht bei wenig Wind still, alles andere ist Energieverschwendung. Gibt es einen bestimmten Grund, aus dem das Windrad nicht stehen darf, wenn die Windgeschwindigkeit zu gering ist?
Ich würd dir gerne sinnvoll auf deine Fragen antworten, aber dafür muss ich leider erst die Problemstellung, vor der du stehst, komplett erfasst haben.
Wenn es dir allein um die Bremse geht, könnte man das beispielsweise auch über eine Pitchverstellung oder über eine Scheibenbremse machen.
WindimNorden
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Re: Modellbau für Windkanalversuche

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Gepostet: 23.06.2008 - 17:46 Uhr  ·  #5
....oder über eine Trommelbremse,die gibt es in vielen Größen im Motorradbereich,
Gruß Gunther.
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Re: Modellbau für Windkanalversuche

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Gepostet: 23.06.2008 - 18:58 Uhr  ·  #6
Hallo zusammen,

Drehzahlregelung läßt sich "ohne" Bremse mit verstellbarem
Pitching für die Flügel erreichen. Hier braucht man für die Verstellung der
Flügel eine extra Ansteuerung die die Flügel gegen den Wind verdreht,
hin bis zum max. möglichen Luftwiderstand beim Drehen.
man kann also die Flügel abstoppen indem man sie entweder in den
negativen Bereich verdreht (Flügelspitzen streben teilweise
entgegengesetzte Drehrichtung an) oder sie werden aus dem Wind
gedreht, bieten dann kaum Windangriffsfläche bei hohem Luftwiderstand
in Drehrichtung.

Aber das ist ein komplexes Thema, das sich nicht in zwei Sätzen
abhandeln läßt.

Außerdem ist die Drehzahl natürlich auch lastabhängig, eine größere
Lastzuschaltung zwingt die Drehzahl ebenfalls in die Knie.
Ich denke dies ist der Weg der einfacher und ohne Leistungsverluste in
einem Testaufbau im Windkanal zu realisieren ist.


Gruß
Günter
Westerwald
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Re: Modellbau für Windkanalversuche

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Gepostet: 24.06.2008 - 00:59 Uhr  ·  #7
Zitat geschrieben von steveo
In dem Projekt geht es darum, größer voll skalierte Versuche möglichst detailgetreu abzubilden um dann die sich ergebenen Strömungsfelder mit PIV zu untersuchen.

Hallo,steveo
Du müsstest noch viel mehr über das Projekt erzählen damit wir es verstehen und Dir helfen können.
Die meisten Generatoren übrigens laufen auch als Motor wenn man sie mit Strom versorgt.
Und viele z.B. Permanentmagnetmotoren laufen umgekehrt als Bremse und geben Strom
ab beim Antrieb. Du könnest also für das Projekt wahrscheinlich einen Permanentmagnetmotor
(Servomotor) einsetzen. Gibt’s billig im großen Internetauktionshaus.
Was ist den das für ein Windkanal?
steveo
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Re: Modellbau für Windkanalversuche

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Gepostet: 24.06.2008 - 09:07 Uhr  ·  #8
Gut, ich werd mal versuchen noch ein wenig mehr über das Projekt loszuwerden.

Es soll die Interaktion zwischen Rotor und Turm untersucht werden. Hierzu wird mir einer PIV (Particle Image Velocimetry) - Messung das Strömungsfeld zwischen Turm und Rotor erfasst. Es soll untersucht werden, was für einen Einfluss zum Beispiel der Rotorabstand zum Turm auf das Strömungsfeld hat.

Da wir die Schnellaufzahl unabhängig von der Windgeschwindigkeit ändern wollen, brauchen wir solch einen Motor. Wir versuchen zwar die Blattgeometrie, etc. so gut wie möglich dem vollskalierten Modell nachzubauen, aber da wir sicherlich irgendwo Verluste haben, wollen wir die Ähnlichkeit zum vollskalierten Experiment über solch eine mögliche Einstellung wieder herstellen. Es geht dabei nicht darum, dass sich das Windrad dann bei 1 m/s schon drehen soll, sondern wir einfach nur bestimmte Betriebspunkte untersuchen können.


Der Windkanal dazu ist einer der Göttinger Bauart (macht bei PIV recht viel Sinn). Wird wohl von der Uni zur Verfügung gestellt.

Das mit dem Permanentmagnetmotor (Servomotor) hört sich schon ganz gut an. Werd ich mal nachschauen. Wir haben jetzt folgenden Motor empfohlen bekommen:

http://de.farnell.com/jsp/leve…ku=4158787

und hier das Datenblatt:

http://www.farnell.com/datasheets/36199.pdf

Kann dazu wirklich nicht viel sagen, da ich da kein Experte bin. Preislich liegt der wohl bei 360 Euro. Wir befürchten leider, dass der vom Leistungsbereich nicht ganz passt, da wir bei unserem Durchmesser evtl. schon höhere Leistungen erwarten.

So ich hoffe ich konnte noch ein bischen mehr Licht ins Dunkle bringen. Falls die Fragen immer noch nicht klar geworden sind, versuch ich es gerne noch genauer zu erklären.

Freut mich soviel Resonanz zu bekommen.
XXLRay
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Re: Modellbau für Windkanalversuche

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Gepostet: 24.06.2008 - 10:13 Uhr  ·  #9
OK - jetzt hab ich verstanden, worum es geht. Allerdings wage ich zu bezweifeln, dass sich die Strömung an einem angetriebenen Rotor genauso verhält, wie an einem, der von sich aus die entsprechende TSR erreicht. Das ist allerdings nur eine Vermutung.
In diesem Fall wird wohl tatsächlich ein Servomotor für euch am besten geeignet sein.

e:
Bei dem Drehzahlbereich des von dir genannten Motors werdet ihr aber wohl mir einem Getriibe arbeiten müssen.
Menelaos
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Re: Modellbau für Windkanalversuche

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Gepostet: 24.06.2008 - 10:13 Uhr  ·  #10
Dann versuche es lieber mit dem Scootermotor von Ebay. Findest du unter WIndenergie....kostet 39 Euro plus versand. Damit konnte ich schon gute Erahrungen machen.<Dazu gibt es hie rim Forum auch ausführliche Messwerte, unter Generatoren...eines der ersten Themen...
Gruß
MAx
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