Danke für die vielen Antworten.
Schön vor allem dass Ihr die Sache konstruktiv und positiv angeht !
Zitat geschrieben von Carl
Die Schrägstellung der Flügel zur Strömung dürfte Verluste verursachen, normalerweise stehen aerodynamische Profilflächen optimal senkrecht zur Strömung.
An Deiner Stelle würde ich vorher ein kleines Modell bauen und die verschiedenen Möglichkeiten im Experiment prüfen
Mit Euren vielen Anmerkungen könnte das eigentlich schon ein Projekt für eine Fachhochschule sein. Leider gibt es heutzutage nicht mehr viele alte Windräder mit 20 Meter Durchmesser.
In der Tat habe ich noch drei so Flügel von Ista-Breeze rum liegen:
www.ebay.de/itm/202637909663
Da könnte man in der Tat mal alle 6 Möglichkeiten ausprobieren.
Ich will eh schon lange mit diesen Hoverboardmotoren ein Windrad bauen, mit denen ich schon viel mache. Siehe mein Youtube Kanal:
youtube.com/c/robodurden
Diese BLDC Motoren könnten bei 24V so 200 Watt leisten und haben sagenhafte 14 rpm/V. Für 24 Volt würden also 336 rpm = 6 revs ausreichen. Bei 2 Meter Durchmesser (6m Umfang) und einer Schnelllaufzahl von 3 bräuchte es nur 12 m/s. Die 2 m² Fläche entspricht einem Radius von 0,8 Meter und der erzeugt bei 10 m/s und 30% Wirkungsgrad satte 625 Watt. Pass also prima:
rechneronline.de/windkraft/
Zitat geschrieben von Carl
Die Strömung wandert immer nach oben aus ... es beruht auf dem Umstand dass die Strömung einem Hindernis ausweicht, zwar auch zur Seite, tendenziell jedoch immer auch nach oben!
Zumindest in Bodennähe.
Gute Anmerkung ! Ist ja auch der Grund für den Beetz-Max-Wirkungsgrad..
Das spricht dafür, unten eng und oben weit zu wählen. Anstatt den Tannenbaum der unten dann kaum Winddruck hat und oben die Spitze kaum erntet.
Zitat geschrieben von Che
Wegen solch geringem Konus würde ich mir bezüglich Strömungsabwanderung keine Sorgen machen.
Das dürfte der Cosiunus sein und cos(10°) sind immer noch 98,5% und nur 1,5% Auftrieb/Abtrieb.
Bei 20° wären es dann schon 7% Verlust
Meine Animationen haben 10°
Zitat geschrieben von Che
Wenn Du aber zu einem Gewinner werden willst, musst Du die breiten Blattenden auf größerem Radius laufen lassen, als die schmalen. Soll sich ja überall etwa die selbe TSR einstellen.
"Entweder man verliert.. oder man versagt - Nichts dazwischen, nichts anderes!" (Robo Durden)
TSR = Schnelllaufzahl (Ich setzte da 3 an.)
Das Profil und die Breite der dicken Enden waren ja für langsamere Windgeschwindigkeit vorgesehen. Darum müssen sie weiter innen sitzen.
Ich denke die schmalen Enden oben und außen ist das Optimum. Kommt auch der Fliehkraft und dem Schwerpunkt entgegen :-)
Wenn die Pofiloberseiten nach innen zeigen, dann wird die nach oben ausladende Version ("Schneebesen" statt "Tannenbaum") Auftrieb erzeugen. Wäre also interessant ob man die Profile auch nach aussen setzen kann.
Im Grunde dürfte das aber egal sein, weil die Profile ja eh so geneigt werden müssen, dass sie einem symmetrischen Profil entsprechen.
Das ist auch eine prima Anmerkung
Denn die Fliehkraft ist: F = m v² /r
Wenn ich den Radius verdopple (was doppelte Fläche und damit doppelte Leistung bringt), dann halbiert sich bei gleichbleibender Schnelllaufzahl die Frequenz und gleichzeitig auch die Fliehkraft.
Umgekehrt, je kleiner der Radius gewählt wird, desto schneller muss das Windrad rotieren um das dreifache der Windgeschwindigkeit am Flügel zu erhalten (Schnellaufzahl 3)
Halber Radius halbiert zwar die Fliehkraft aber doppelte Geschwindigkeit vervierfacht sie wieder :-(
Anzumerken wäre dass der Drehimpuls "L = r m v " linear mit dem Radius ansteigt da die Geschwindigkeit ja gleich bleibt.
Da die 5-6 Meter langen Flügel schon 20-30 kg wiegen, wird die Umwucht irgendwann nicht mehr beherrschbar.
Hier der Schneebesen mit durchschnittlich 9 Meter Durchmesser:
4,5 m Radius und 5 Meter Höhe und sind 45 m² wirksame Fläche die für das online Tool einem Radius von 3,8 Meter entsprechen. Bei 30% Wirkungsgrad und 30 kmh sind dann 4,7 kW zu ernten.
Animation mit dann halber Drehzahl lade ich später auf die verlinkte Projektseite.
Zitat geschrieben von Carl
Ein Darrieus Rotor kommt gewöhnlich mit symmetrischen Flügelprofilen, was ist Deine Vorstellung für die Anordnung der gekurvten und der flachen Flügelseite? Was liegt bei Dir aussen, was innen?
Beides scheint möglich.
Wenn sie nach aussen gewölbt sind erzeugen sie hinter der Drehachse den Auftrieb. Sind sie nach innen gewölbt dann vor dem Wind. Siehe meine alte Animation zu flexiblen Flügeln:
youtu.be/ne5Yv0uOre4
Ich denke dass hinter der Drehachse besser ist weil dann der Durchgang vor der Achse den Wind zusätzlich beschleunigt und so in dem hinteren Durchgang mehr Energie geerntet werde kann.
Auch die seitlichen Durchgänge tragen dann zur Effizienzsteigerung bei weil Wind nach innen gesaugt wird und so die Beetz-Wirkfläche vergrößert wird !
Aber wie oben schon gesagt, das Profil muss wohl eh so gekippt werden dass sich das Profil wie ein symmetrisches verhält.
das Roland,
der kleine Physiker :-)