Darrieus Rotor

Drehzahl; Leistung
 
feldi
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Darrieus Rotor

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Gepostet: 15.10.2023 - 14:10 Uhr  ·  #1
Hallo zusammen, ich hoffe ihr werft mich nicht gleich raus wegen suchen, hab leider nix gefunden.
Ich hab rel. günstig 6 Rotorblätter erstanden, Länge 1300mm 6 Stk sie anbei Skize Profil und Bemasung.
Jetzt würde mich interessieren welche Drehzahl bei welchen Wind dieser Rotor machen würde, Durchmesser wären 1050mm, evtl. etwas mehr noch machbar. Wegen besseren Rundlauf hätte ich dann evtl. auch nur 5 Rotorblätter genommen. Jetzt geht es halt um den Generator, was dann der für ein Drehzahlband und Leistung dann braucht.
Hier nachfolgend Skize:
 


lg Kalle
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 15.10.2023 - 20:05 Uhr  ·  #2
Ich brauche die Profilbezeichnung, dann kann ich Dir sowas simulieren. Eine Skizze bringt mir nichts, es sei denn Du bringst mir Wertepaare xy von allen Erzeugerpunkten.
Dazu Profil spiegeln, so dass Nasenkante links liegt.
Skalieren in Einheitsprofil, mit Profillänge 1 Längeneinheit, z.B. mm.
Dann an Hinterkante beginnend, Oberrseite nach vorn Punkt für Punkt vorarbeiten,
weiter mit der Unterseite nach Hinten.

Ergibt so einen Datensatz, wie beispielweise im Anhang. (Das /c kann man sich weg denken, y ist die 2. Spalte.)
Sowas könnte ich in ne .dat Tabelle umwandeln, eine Datendatei, mit der gearbeitet werden kann.

Könntest alternativ mal schauen, und dabei feststellen, wie viel Arbeit das macht, in https://m-selig.ae.illinois.edu/ads/coord_database.html ob Du ein passendes Profil findest. Da gibts dann auch die .dat-Datei dazu.

Zuerst *.gif anschauen, und dann Bezeichnung durchgeben, wenn Du was gefunden hast.

Nebenbei gesagt, würde mich wundern, wenn so ein "Moby-Dick" Profil bei einem Darrieus funktioniert, zumal noch auf solch kleinem Laufkreis.

5 Blätter dieser Art würden nach anschließender Grafik zu Solidity (Flächenverhältnis) von 0,32 führen. Damit TSR um 2,5.
Das mag angehen.

 


Das mit der besseren Laufruhe von 5 Blättern gegenüber 6 ist nicht nennenswert.

Hier noch das Profil der Datentabelle. So sieht es aus, mit Profillänge 1 Längeneinheit. Einheitsprofil eben.

 
feldi
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Gepostet: 15.10.2023 - 23:03 Uhr  ·  #3
Hallo Che
Das GOE 223 sollte ziemlich hin kommen, meins ist ja nur abfotografiert und nachgezeichnet worden, hab die beiden Profile mal ca übereinander gelegt. Allerdings die Enkannte hinten ist wirklich so rund, also nicht scharfkantig.
 

muss jetzt auch nicht soo genau sein, grobe anhaltpunkte würden mir schon reichen
lg
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 16.10.2023 - 01:06 Uhr  ·  #4
Da muss ich mal sehen, ob in Göttingen damals Profile untersucht wurden, die noch besser hin kommen.
Bezüglich Eignung bei Nieder-Re-Zahlen ist ähnlich eben nicht gleich. Dein Profil hat ne sehr platte Nase!?

bei der TSR-Berechnung über die Solidity ist mir ein Fehler unterlaufen. Hatte als Bezug den Umfang Pi*D verwendet.
Beim Darr. ist aber nur der D zu nehmen, in der entsprechenden Grafik klein geschrieben. N wäre die Blattzahl, c die Cordlänge (Profillänge).
Da käme man selbst bei 3 Blättern und D 1,2 m auf Solidity von 0,53, was ne TSR von 1,8 nach sich zieht.
Läuft zwar gut an, ist aber im Cp und in der Gestalt der Anlagenkurve nachteilig. Wird sehr schmal und spitz, s. folgendes Bild.

 


Mal sehen, was das Profil überhaupt bringt.
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 16.10.2023 - 11:54 Uhr  ·  #5
Hallo Che sorry verstehe das ganze noch nicht wirklich,
Was sagen diese beiden Begriffe aus "Solidity von 0,53, was ne TSR von 1,8"
Also wie ich es bisher verstehe würde er bei niedrigen Widgeschwindigkeiten anlaufen, wäre in meiner situation gut, bin im schwachwind Land.
Aber würde dann auch vermutlich bei höherer Geschwindigkeit abbauen, bzw bremsen.
Was jetzt für mich interesant wäre was macht er beispielweise bei 4er bis 6 er Wind für eine Drehzahl?
Wäre schön wenn du mich da noch aufklären könntest.
lg
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 16.10.2023 - 14:26 Uhr  ·  #6
Solidity heißt Flächenverhältnis, zwischen allen Blattflächen und der vom Rotor überstrichenen Fläche.
Mit Besonderheiten beim Darrieus:
1. Die Rotorfläche ist Lauf-d * Blatt-h.
2. Die Blattfläche ist Profillänge c (chord) * Blatt-h.
Da für die Solidity beides dividiwert wird, steht h sowohl im Zähler als auch im Nenner. Da kürzt sich das raus.
Daher die in der Grafik abgebildete Formel S = n*c/d. Wenn noch immer nicht verstanden dann einfach anwenden.

Nur bei 3 Deiner Blätter auf d 1,2m ergibt es ne S von 0,32, welche zu einer brauchbaren TSR (Tip Speed Ratio, Schnelllaufzahl) von 2,5 führt. D.h. die Umfangsgeschw. der Blattspitzen, hier der ganzen Blätter, ist 2,5* so hoch wie die Windgeschw..
Che
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 16.10.2023 - 16:15 Uhr  ·  #7
Bitte auch den Beitrag zuvor lesen!

Habe so einen 3-Blattrotor mal mit QBlade simuliert. Bilder zur besseren Sichtbarkeit mit re Maustaste in neuem Tab öffnen und dort Ansicht auf mehr als 100% stellen, mit Strg + .

Profil ist eher so eins:

 


Als Reynoldszahl ist bei 4 m/s etwa 150.000 zu erwarten. Zu berechnen nach der Gleichung hier drin http://geopolos.de/Entwicklung…c528057649 (da beist nichts wegen fehlendem c nach dem http).
Ich habe dafür ne EXCEL-Routine.

Brauchbarkeit des Profils bei Re 150.000 sogar noch erstaunlich gut, bis auf die Zacken auf den Polaren...

 


Re 0.150 sind 150.000

Rotor dann so:

 


oder auch mit 180° gedrehten Blättern (Inversprofilen)

 


Ergebnisse aber vernichtend, zumindest laut Simulation:

 


Verbleibt Dir nur, es trotzdem zu versuchen. Am besten zunächst ganz ohne Generator. Aber nicht im Sturm trudeln lassen!
Fliehkräfte zerlegen Dir die Blätter.

Um dem Vorwurf vor zu beugen, das Pragramm könne nicht simulieren, der selbe Rotor nochmal mit NACA 0020 Blättern, im Abstand von TSR 0,5 simuliert.

 
feldi
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 16.10.2023 - 22:52 Uhr  ·  #8
So jetzt noch eine finale Frage: soll die Profilsehne dem Rotorkreis folgen also 0° oder ist eine Anstellung erforderlich?
Dann werd ich mich mal dran machen
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 17.10.2023 - 09:36 Uhr  ·  #9
Kannste mit der Hinterkante um 3° zum Drehzentrum schwenken. Wird aber dasn Vorhaben nicht raus reißen.
Carl
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 17.10.2023 - 12:37 Uhr  ·  #10
Ich bin mir nicht sicher was das mit der Anwinkelei soll weil die Profile dadurch dass sie nicht mehr linear auf der Kreisbahn laufen entsprechend mehr Strömungswiderstand aus der Fahrtrichtung aufnehmen.

Stichwort cw Wert. Sie bieten dann mehr Fläche zur Fahrtrichtung.

Gerade weil der Darrieus entscheidend von seiner Vektorgeschwindigkeit lebt die er aus Wind und SLZ immer und oft weit höher als 1 generiert !

Klassisch kennt man diese Anwinkelungen nicht, mir ist bisher auch nicht aufgefallen das Hersteller auf dem Markt insbesondere die mit viel Darrieus Erfahrung darauf zurückgreifen.

Aber gut, mein Spruch ist dabei eher auf Gefühl und Theorie aus anderen praktischen selber geführten Experimenten basiert, selbst gemachte reale Erfahrung am Objekt Darrieus habe ich keine.
Che
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 17.10.2023 - 19:01 Uhr  ·  #11
Zitat
Klassisch kennt man diese Anwinkelungen nicht
Du schreibst mal wieder über Dinge, von denen Du keine Ahnung hast! Auch bezüglich angeblich schädlicher Cw-Zunahme bei Anstellung von 3°. Aber Aloys wird Dir schon aufhelfen.
Carl
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 17.10.2023 - 19:18 Uhr  ·  #12
Soso, bei einer Schnelllaufzahl von z.B.5 läuft das Profil im Drehkreis 5 x schneller als die Windgeschwindigkeit überholt diese also. Was soll eine Anwinkelung da noch bringen?

Deine lehrmeisterhaften Anreden kannst Du Dir sonst wohin schieben.
feldi
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 17.10.2023 - 20:56 Uhr  ·  #13
OK dann mach ich halt 0° und nen Adapter als 3° wenns sowieso nicht viel oder nichts ausmacht
feldi
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 17.10.2023 - 21:03 Uhr  ·  #14
Jetzt hab ich noch ne Frage zu dem NACA 0020 Profil
Wenn das sooo viel bessser ist dann mach ich halt 3 Blätter in Styro/Balsa/ GFK beschichteter Bauweise.
Sollte jetzt nicht so tragisch zum machen sein, ist ein Vollsymetrisches rel. dickes Profil.
Jetzt adaptiere ich mal die vorhandenen Profile.
Oder gibts vielleicht noch ein besseres Profil?
XXLRay
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 18.10.2023 - 09:33 Uhr  ·  #15
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 18.10.2023 - 10:20 Uhr  ·  #16
Ja genau, allerdings so, dass Hinterkante nach Innen ist.

Bringt bei NACA 0020 hier in der Simulation aber gerade nichts:

 


Könnte sich bei -3° (HK nach Innen) aber der Anlauf verbessern.
Carl
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 18.10.2023 - 14:23 Uhr  ·  #17
@XXLRay:

Es kann gut sein dass dadurch die Anlauf- und Wiederanlauf-Phasen in wechselnden Windgeschwindigkeiten verbessert werden.

Das ist im Fall von ungünstigen Standorten mit weniger hohen Windgeschwindigkeiten möglich

Der Darrieus lebt aber hauptsächlich von seiner Vektorgeschwindigkeit die er maximal bei
sehr günstigen Windverhältnissen erreicht und halten kann wenn weder Turbulenz noch Böen die Strömung beeinflussen.

Die maximal mögliche SLZ der verschiedenen Bautypen liegt meistens höher als 2

Leider reagiert der Darrieus nicht in Echtzeit mit der gerade anliegenden Windgeschwindigkeit sondern verzögert. Er braucht zu lange um wieder auf Touren zu kommen und dort mag - je nach Standort - der Vorteil der jeweiligen Anstellung liegen.

Der Grund dafür ist Masseträgheit im Verbund mit dem Darrieus typischen Drehmoment. Er schafft es nicht so schnell!

Darin, das zu verbessern könnte ich die Chance solcher Anstellung orten. Aber nur an weniger guten Standorten.

Jedenfalls sind Schnelläufer für hohe Windgeschwndigkeiten gut, man braucht sich dort auch mit Anstellwinkeln keine besseren Ergebnisse erhoffen.

Bei Schwachwind hingegen wäre ein Schnellläufer schlechthin fehl am Platz.
XXLRay
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 18.10.2023 - 16:49 Uhr  ·  #18
Carl
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 18.10.2023 - 17:59 Uhr  ·  #19
Sind das allgemeingültige Ergebnisse für Darrieus Flügel?

- Ich frage das insbesondere wegen der Profilunterschiede symmetrisch oder asymmetrisch und dann eventuelle Unterschiede bei unterschiedlicher Auslegung für die SLZ - also schmales dünnes oder dickes Blatt mit großer Abdeckung.

Bei symmetrischen Profilen kenne ich keinen Hersteller der anwinkelt.
Che
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Re: Darrieus Rotor

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Gepostet: 18.10.2023 - 18:37 Uhr  ·  #20
Welche Hersteller kennst Du denn wirklich bezüglich Darrieus? Also nicht nur vom Namen.
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