Verwindung / Twist - wozu und wieviel? und in welche Richtung?

 
zjuergen66
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Verwindung / Twist - wozu und wieviel? und in welche Richtung?

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Gepostet: 03.11.2023 - 11:07 Uhr  ·  #1
Insbesondere bei den kleinen 3D-gedruckten Savonius / Ugrinsky / Darrieus Rotoren wird gerne eine Verwindung / Twist der Rotorblätter über die Bauhöhe eingebaut. Abseits der Liebhaberei ist Twist in dann mechanisch anspruchsvollen Größen nicht mehr ganz so einfach zu bauen und auch nicht mehr so selbstverständlich zu finden.

Bisher habe ich als einzigen Vorteil von Twist gefunden, daß es periodische Wind-/Laufgeräusche vermeiden soll. Zu der Auslegung - wieviel Twist konnte ich gar nichts finden. Dazu gibt es doch bestimmt auch Erfahrung und Wissen?
Danke
Carl
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Re: Verwindung / Twist - wozu und wieviel?

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Gepostet: 03.11.2023 - 11:23 Uhr  ·  #2
stimmt, die Laufruhe ist dann besser. Abgesehen davon ist die Konstruktion komplizierter als bei klassischer Bauform deren Laufruhe sich durch Verwendung mit 3 Halbschalen auch gut bessern lässt.

Einen Fehler darf man bei der Ugrinski Bauform auf keinen Fall machen - die Spiral-Richtung (rechts oder Linksherum) ist je nach Drehsinn des Rotors nicht beliebig zu wählen.

Die Strömung - so ist meine langjährige Erfahrung - tendiert nach oben hin auszuwandern und sich verstärkt oben vom Rotor abzulösen. Dem - wenn man das Ugrinski Modell vorziehen möchte - ist Aufmerksamkeit zu widmen.
zjuergen66
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Re: Verwindung / Twist - wozu und wieviel?

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Gepostet: 03.11.2023 - 12:58 Uhr  ·  #3
Zitat geschrieben von Carl

Einen Fehler darf man bei der Ugrinski Bauform auf keinen Fall machen - die Spiral-Richtung (rechts oder Linksherum) ist je nach Drehsinn des Rotors nicht beliebig zu wählen.
Die Strömung - so ist meine langjährige Erfahrung - tendiert nach oben hin auszuwandern und sich verstärkt oben vom Rotor abzulösen. Dem - wenn man das Ugrinski Modell vorziehen möchte - ist Aufmerksamkeit zu widmen.


ok, die grundsätzliche Wirkung ist also Laufruhe.
Aber welches die bessere der beiden möglichen Varianten ist, verstehe ich nicht. Ist die hier verlinkte https://www.thingiverse.com/thing:6236759 also 'richtig' oder nicht?
Carl
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Re: Verwindung / Twist - wozu und wieviel? und in welche Richtung?

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Gepostet: 03.11.2023 - 14:40 Uhr  ·  #4
was Du verlinkt hast ist ein linksherum laufender Ugrinski links herum läuft nicht nur der Rotor sondern auch die Strömung nach oben ab.

Beim Savonius würde man oben und unten entweder einen Kreisrunden Deckel setzen um Strömungsverluste zu vermeiden oder Breitflächige S - förmige Abdeckspannten die den gleichen Zweck mit noch besserem Ergebnis erfüllen weil sie so den Savonius für turbulente Anströmung von oben oder unten etwas weiter offen lassen.

Ich selber tendiere dazu den Savonius so zu bauen, etwas offener also und mit weniger Materialaufwand.

Ob der Ugrinski leistungsmäßig mehr bietet als der Savonius - bei dem der Wirkungsgrad mehr oder weniger 16 % beträgt je nach Bauweise und Ausführungsqualität - dazu wage ich kein Urteil abzugeben.

Grundsätzlich bin ich offen für die Idee dem Strömungsablauf einen Weg vorzuschreiben der dem entspricht was man in der Natur beobachten kann - die Strömung läuft in Sinusform ab und zwar wie ich am ablaufenden Wasser im Waschbecken beobachten kann drehrichtungsgemäß von der Corioliskraft gelenkt in Wirbelform auf unserer Seite des Äquators anders herum als auf der Südhalbkugel.

Wenn Du in Deiner Gegend langes Schilf mit 1,5 m langen Blättern in Wind beobachten kannst so haben auch diese lanzenförmig flachen Blätter eine Verwindung - immer in der gleichen Drehrichtung.

Schneckenhäuser, Baumstämme - es gibt viele Beispiele in der Natur - alles eindeutig mit Drall in solche gleichbleibende Richtung und was wir in der Windkraft als Turbulenzen in der Strömung fürchten ist nichts anderes als sinusförmig verwirbelte Luft. Selbst der Wind, meteorologisches Ergebnis von Hoch und Tiefdruckgebieten verläuft in Drehrichtung um ein Tiefdruckgebiet herum.

Auf jeder Seite des Äquators zumindest in den 40° er Breitengraden gleichbleibend in den Drehrichtungen anders herum.

Das war vielleicht die eigentliche Idee beim Ugrinski, dass er oben keine Abdeckung zur Vermeidung von Strömungsverlusten hat könnte bedeuten dass er den beschriebenen Effekt anders als andere Windräder nutzt.

Bedeutend mehr Wirkungsgrad als der Savonius kann der Ugrinski meiner Einschätzung nach nicht erzielen, der Savonius ist für seine Klasse schon sehr gut, die Randverluste zu vermeiden ist auch sehr effektiv, möglicherweise liegen beide gleichauf, ob der Ugrinski an den Savonius heranreicht - wenn ja dann bestätigt es mir dass die Gedankengänge richtig sind denn normalerweise würden oben durch Randverluste starke Verluste entstehen, der Ugrinski hat dort keine Abdeckelung die das verhindert.

Wenn das nicht so kompliziert zu bauen wäre hätte ich vielleicht schon einmal selber den Ugrinski gebaut und wüßte dann mehr.
zjuergen66
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Re: Verwindung / Twist - wozu und wieviel? und in welche Richtung?

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Gepostet: 03.11.2023 - 15:57 Uhr  ·  #5
hier ist ein linksdrehender Ugrinsky, bei dem die Stroemung nach unten gefuehrt wird. https://www.thingiverse.com/thing:5510411
Bei den 3D-Druck Varianten scheint mir die Existenz oder Ausgestaltung der oberen und unteren 'Deckel' eher durch drucktechnische oder Stabilitätskriterien beeinflusst.
Wenn weiter nichts fuer oder gegen eine der Varianten spricht, baue ich jetzt erstmal weiter meinen Linksdreher mit Luftfuehrung nach unten (also Verwindung nach hinten) wie in dem hier verlinkten Hybrid Rotor.

Zum Vergleich Ugrinsky vs. Savonius steht in dem Paper aus dem anderen Thread 'the maximum power coefficient of the Ugrinsky wind turbine reaches 0.170, which is 54.5% higher than that of the Savonius type (0.110), and this turbine maintains a high power coefficient over a wide range of tip speed ratios'.
Che
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Re: Verwindung / Twist - wozu und wieviel? und in welche Richtung?

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Gepostet: 03.11.2023 - 17:11 Uhr  ·  #6
Also meine Meinung ist, dass der Zusatzaufwand für die Spirale, den Korkenzieher, wesentlich größer ist, als dessen Nutzen.
Carl
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Re: Verwindung / Twist - wozu und wieviel? und in welche Richtung?

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Gepostet: 03.11.2023 - 18:30 Uhr  ·  #7
"Wenn weiter nichts fuer oder gegen eine der Varianten spricht, baue ich jetzt erstmal weiter meinen Linksdreher mit Luftfuehrung nach unten (also Verwindung nach hinten) wie in dem hier verlinkten Hybrid Rotor."

ok, da rede ich nicht rein, es kann genauso gut möglich sein dass die Luftführung nach unten den positiven Effekt der Verhinderung von Randverlust oben mit sich bringt.

Das wäre dann ein Grund das entweder selber auszuprobieren oder vielleicht weiter zu recherchieren.

In jedem Fall will jede Strömung immer - jedenfalls in Bodennähe bis 5 m Höhe habe ich das an Vertikal Rotorblättern so beobachtet nach oben weg. z.B. bei einem H-Rotor dessen Tragarme genau im Schwerpunkt der Flügel in der Mitte derselben befestigt war standen alle drei Flügel nach einem etwas heftigeren Wind oben nach außen weg gebogen und unten zur Drehachse hin gebogen. Die Flügel an sich noch gerade aber in der Halterung so abgebogen.

Noch deutlicher habe ich das einmal an einer zweirädrigen Karre mit breiten Luftsreifen beobachtet:

Die Karre lag Räder nach oben mit der Fahrtrichtung zur Windrichtug gerichtet, die leichtgängigen Räder drehten sich stundenlang vom Wind getrieben oben gesehen vom Wind weg und unten liefen sie gegen den Wind an. Die Räder abbremsen und wieder von selbst anlaufen lassen brachte kein anderes Ergebnis, der Wind tendiert dazu Hindernissen auch nach oben auszuweichen.
Carl
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Re: Verwindung / Twist - wozu und wieviel? und in welche Richtung?

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Gepostet: 04.11.2023 - 08:54 Uhr  ·  #8
Das heißt nicht dass der Wind einem in der Luft befindlichen Objekt nicht auch nach unten ausweicht - jedenfalls bestimmt nicht so stark wie nach oben.

Bei einem Haus, Busch oder sonstigen Hindernis mit Bodenhaftung ist das sofort verständlich aber ein Objekt fast frei in der Luft in einiger Höhe über dem Boden wie ein Rotor auf einem Mast?

Beim Aufstellen von Kleinwindkraftanlagen wird geraten so hoch wie möglich zu gehen weil die Windgeschwindigkeiten oben höher sind. Tiefer liegende bewegte Luft ist langsamer, oben über dem umströmten Objekt schneller und das ist wohl auch der Grund dafür dass oben an Vertikalrotoren - so auch bei den hier diskutierten Savonius und Ugrinski - sich oben die Strömung verstärkt ablöst und so dort höhere Randverluste entstehen können als in den unteren Bereichen.

Beim oben offenen Ugrinski scheint das irgendwie anders gelöst oder sogar genutzt zu sein - vielleicht durch den spiralförmigen Wirbel beim Ablauf der Strömung - oder man hat in dem betreffenden Modell was so verlinkt wurde ganz einfach nur die Abdeckung oben vergessen.
zjuergen66
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Re: Verwindung / Twist - wozu und wieviel? und in welche Richtung?

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Gepostet: 04.11.2023 - 10:45 Uhr  ·  #9
Zitat geschrieben von Carl

Beim oben offenen Ugrinski scheint das irgendwie anders gelöst oder sogar genutzt zu sein - vielleicht durch den spiralförmigen Wirbel beim Ablauf der Strömung - oder man hat in dem betreffenden Modell was so verlinkt wurde ganz einfach nur die Abdeckung oben vergessen.

ich glaube, es wurde wirklich einfach ohne fachlichen Hintergrund vergessen - es gibt viele andere Ugrinsky 3D-Druckvorlagen, die oben und unten geschlossen sind
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