Нетрадиционная энергетика

Где - то читал что сделать ветряк малого диаметра (менее 4-5 м) который бы эффективно работал на малых скоростях ветра представляет сложную задачу, т.к. такие ветряки в отличие от больших требовательны к подбору профиля крыла.

Был бы рад если бы гуру аэродинамики прояснили эту проблему. Меня интересуют шестилопастные ветряки диаметром от 1 метра. Может это актуально для малолопастных винтов?

_________________
Не люблю монополии и корпорации

WASQ
Начнём с того, что понимать под малыми скоростями ветра. Например, метровый ветряк при ветре 5 м/с и КИЭВ 35% будет иметь на валу 20 ватт. Если такая мощность нас устраивает, можем двигаться дальше. При работе винта при малой скорости ветра - он вынужден работать при очень маленьком числе Рейнольдса, недостаточном для достижения нормальных аэродинамических параметров. Чтобы несколько улучшить данную ситуацию, следует применять такой профиль, который способен работать при малых значениях числа Рейнольдса. К профилям такого типа относятся профили с изогнутым брюшком. Собственно, те, что делает Владимир из ПВХ труб. И нет никакой особой разницы между винтом с тремя или с шестью лопастями, кроме того, что шестикрыл вращается медленнее и по этой причине требует применения мультипликатора. Правда, он несколько раньше стартует. Можете попробовать взять вот этот http://snim.flybb.ru/viewtopic.php?p=18964#18964 экспериментальный шестикрыл. Он ещё пока не испытывался, но работать будет и, думаю, очень неплохо.
Что же до работы авиационных профилей, то тут проблема даже не столько в самих малых ветрах, сколько в размере ветряка. Маленький ветряк принципиально не будет иметь нормального значения числа Рейнольдса (хорда профиля слишком мала), даже при сильном ветре, как бы мы ни мучились с подбором профиля. И в результате всех мук и экспериментов придём к тому, к чему уже пришёл Владимир несколько лет назад, занимаясь продувками изогнутых дужек и измеряя их параметры. Результатом этой, без преувеличения сказать, титанической работы - явилась методика изготовления винтов маленьких ветряков из пластиковых труб. Поэтому рекомендую повторить любой, понравившийся Вам винт из "кладезя лопастей". Вы не только не пожалеете о затраченных материалах и усилиях, но и будете приятно удивлены.

Спасибо, Александр!

А с каких диаметров число Рейнольдса становится приемлемым?

Мне интересен уверенный старт с 4 м/с. Шестилопастник выбрал именно из соображений большого пускового момента - в 7 раз большего чем у двулопастника, притом проигрыш по оборотам всего около 1,5 раза. В общем некий компромисс между быстроходными и многолопастными. То что КИЭВ практически не зависит от числа лопастей, знаю.

Может увеличение хорд как нибудь улучшит ситуацию?

Владимиру за проделанную работу, такую простую и доступную технологию да еще и бесплатную помощь желающим - мое уважение!!

Еще вопрос - у Фатеева есть эксперименты с ветряками (стр. 64), диаметр всего-то полметра, и профили Эсперо. Как он получал большие рейнольдсы? Продувал 100 м/с?

Крыльчатки охлаждения на автомобилях все действительно имеют изогнутые лопасти

_________________
Не люблю монополии и корпорации

++++А с каких диаметров число Рейнольдса становится приемлемым?

Вернее поставить вопрос так: при каких хордах число Рейнольдса становится приемлемым? Какое оно должно быть?

_________________
Не люблю монополии и корпорации

WASQ
Посмотрите здесь для начала: http://snim.flybb.ru/viewtopic.php?p=6322#6322
Наверняка появятся вопросы, тогда продолжим.

Александр

Спасибо большое что зашли сюда. Я уже все нашел, эта инфа 1 к 1 есть на rosinm.ru.
Попутно нашел кучу книг по авиации, скачал книги по аэродинамике и атласы профилей.

Получается что многолопастные ветряки работают при меньших рейнольдсах (при той же хорде) и там эта проблема стоит еще более остро.

Почему так мало данных по дугообразным профилям? Неужели их никто не продувал?

И какие осложнения возникают если увеличивать хорду (кроме расхода материалов естественно)?

У Владимира у лопасти 1,7 м быстроходность 5 хорда посредине 9 см, получается при 4 м/с Re порядка 60000, что намного меньше почти обязательных 100000 и желательных 200000...

Посмотрел также крыло дельтаплана, который может летать на малых скоростях, но там профиль спереди имеет существенное утолщение в отличии от простого желобка.

В общем много нового узнал, день не прошел даром

_________________
Не люблю монополии и корпорации

WASQ
Лопасти Владимира специально разрабатывались для работы при низком Рейнольдсе. Для дужки 60000 вполне нормально, а для плоско-выпуклых профилей этого недостаточно. Ещё можно применять профиль GOE-417a. Он также способен работать при Рейнольдсах менее ста тысяч. Есть ещё один способ, позволяющий получить более-менее приемлемые параметры для плоско-выпуклого профиля: перед крылом устанавливается турбулизатор. Это может быть, например, тонкая стальная струна. Но тогда крыло не будет нормально работать при нормальных значениях чисел Рейнольдса. Для маленьких ветрячков лучше использовать дужку, то есть изогнутый профиль.
Крыло дельтаплана работает при достаточно высоких значениях Re. Просто потому, что хорда весьма большая.

+++Для маленьких ветрячков лучше использовать дужку, то есть изогнутый профиль.

Ясно. А как лучше заделывать кромки этой дужки? Упомянутый профиль GOE-417a по сути та же дужка, но определенной толщины и с определенно заделанными кромками.

_________________
Не люблю монополии и корпорации

И еще вопрос. А при каких Рейнольдсах (больших) начинают проявляться вредные свойства дужек и в чем они заключаются? В каком диапазоне Re целесообразно применять этот профиль?

_________________
Не люблю монополии и корпорации

Передняя кромка скруглена, задняя заострена. Бритвенная острота не требуется: вполне достаточно, если на задней кромке будет ступенька в 2% от хорды.
Насчёт толщины изогнутых пластинок можно сказать, что чем тоньше пластинка, тем при меньшем Re она сможет работать. Это ещё сильно зависит от степени изгиба. А вообще дужки начинают вполне сносно работать начиная с Re в 20000, очень хорошо работают в диапазоне 40000 - 180000, а затем у них начинает несколько увеличиваться профильное сопротивление. Это также зависит от степени изгиба. В принципе, дужки выгодно применять, если предусмотрена работа в диапазоне Re от 20000 до 200000. Это означает уверенный старт винта на малой скорости ветра и высокую эффективность в диапазоне основных ветров. А по дужкам Владимира может точно сказать только он сам, но он пока сильно занят на работе и когда сможет появиться на форуме никто не знает. Будем ждать...

Спасибо!

Я собственно почему маленькими ветрячками заинтересовался.

Меня родственники просят чтобы сделал небольшой ветрячок на дачу, для электрического освещения так как подключаться к сети невыгодно. Основные требования - невысокая цена, безопасность, эффективное использование малых ветров.
На рынке таких предложений нету. Если и есть что - так цены космические, обычный человек не может себе позволить такое, даже если поставить дорогое - так украдут сразу:cry: Результат этого - ветряки отсутствуют как класс.

Вообще странно это - ветряк значительно проще двигателя внутреннего сгорания, но машины есть в каждой второй семье а ветряков вообще нету.

Генераторы я уже начал изготовлять для пары ветрячков. В свете вышеизложенного понял, что тут лопасти Владимира как нельзя более кстати.
Простые в изготовлении и эффективные, если верить отзывам.
Для начала сделаю 2 штуки - себе и родственнику.
Кроме того, это позволит получить опыт, необходимый для более масштабных проектов.


Выложенные в кладезе чертежи можно рассматривать как public domain? Если в случае удачного результата сделать несколько ветрячков желающим за вознаграждение обид не будет? По принципам "народного ветряка"?

Еще вопрос по профилям. Насколько вредны изломы поверхности и есть ли смысл их закруглять. А то на фото они видны аж режут глаз. Так и должно быть?

_________________
Не люблю монополии и корпорации

Согласитесь, что если бы было иначе, никто бы их там не выкладывал. Ведь изготавливая ветрячок, Вы затрачиваете свои материалы, время... В конце концов, труд должен быть вознаграждён. Не можете же Вы работать себе в убыток? Так и пО миру пойти недолго...
А вот с изломами что-то недопонял. Что именно имеется ввиду? Может быть, имелись ввиду изломы линии кромок винта? Если да, то "на скорость это не влияет." Для эстетичности можно скруглять.
Более того: их почти не слышно. Я для интереса пробовал этот вариант: http://snim.flybb.ru/viewtopic.php?p=10453#10453 мне понравилось, как он работает.

Хоть на серийный поток ветряки ставьте


Они вредны, во первых образуются срывы потока и будут потери на больших ветрах за счет повышеного трения о воздух т.к. нарушается обтекаемость, а во вторых , чем больше углов и шероховатостей , тем больше будет шуметь винт - результат повышенного трения !

_________________
С уважением, Дмитрий.

+++А вот с изломами что-то недопонял. Что именно имеется ввиду? Может быть, имелись ввиду изломы линии кромок винта? Если да, то "на скорость это не влияет." Laughing Для эстетичности можно скруглять.

Излом хорошо виден на разрезе упомянутого профиля GOE-417. Линия разреза имеет излом там, где начинается заострение в задней части. На крыле в этом месте будет излом поверхности. (Может общепринятая терминология и отличается, не знаю)

_________________
Не люблю монополии и корпорации

WASQ
Теперь понятно. Для данного профиля это норма. Не стоит переживать.

WASQ
научитесь правильно цитировать, а то читать ваши посты неудобно!

_________________
С уважением, Дмитрий.

WASQ
Для цитирования выделите курсором участок текста, затем переместите мышь в крайнюю левую сторону сообщения, туда, где расположен ник участника и его аватара. Там, сразу под ником, есть кнопочка цитировать. (Синего цвета) Её следует нажать и цитата - вместе с ником автора оной - переместится в Ваше сообщение.

Еще вопрос, возможно тривиальный. Насколько масштабируемы ветряки с дугообразным профилем, в частности лопасти Владимира? Если число Рейнольдса для увеличенного/уменьшенного ветряка будет в вышеупомянутых пределах, то он не будет менее эффективным? (собственно это число и есть один из критериев подобия)

Например, если чертеж лопастей ветряка диаметром 1.7 м из канализационной трубы 160 мм увеличить на 25% и использовать трубу 200 мм или на 56% для трубы 250 мм, какого результата можно ожидать? И поступал ли кто нибудь так?

_________________
Не люблю монополии и корпорации

WASQ
Простое масштабирование не годится. При масштабировании дужки полностью меняется её поляра, поэтому необходимо проводить расчёт заново. Более подробно по дужкам Владимира может ответить он сам, но пока он, видимо, очень серьёзно занят на работе, поэтому на форум не заглядывает. Нам остаётся только ждать.

Имеется ввиду изменение поляры в зависимости от числа Рейнольдса, аналогично поляре профиля GOE-417A? Или в случае дужки критерии подобия несостоятельны?

_________________
Не люблю монополии и корпорации

Положительного.

WASQ
Да, в случае дужки критерии подобия не совсем справедливы. Там, насколько я понимаю, всё дело в переходном вихре под передней кромкой профиля. С ростом числа Рейнольдса он начинает смещаться от передней кромки по брюшку профиля. При этом начинается рост профильного сопротивления при почти неизменной подъёмной силе. В результате - сильно снижается аэродинамическое качество профиля. (Пусть меня поправят, если ошибаюсь). Во всяком случае, Ф. В. Шмитц в своей работе "Аэродинамика малых скоростей" указывает на эту особенность дужек. А Владимир говорил, что ему пришлось проделать большое количество продувок дужек для того, чтобы понять правила масштабирования для них. И эти правила отличаются от классических авиационных профилей.
Можно пробовать делать винт с небольшим масштабированием, работать он, конечно, будет, но не в такой степени хорошо, как если бы был специально рассчитан под новый размер. В некоторых случаях этого может быть вполне достаточно для практического применения.

Лучше винты не масштабировать. И дело даже не в самих дужках , хотя , то что Саша сказал верно , а и в том , что винт как целое имеет такие х-ки , как геометрическое заполнение , быстроходность , прозрачность и т.д. - эти параметры нельзя повторить без перерасчета. Т.е. скажем , если уж масштабировать винт , то лучше масштабировать его по параметру прозрачности (коэффициенту торможения потока) , но я не уверен , что это будет проще, чем заново пересчитать винт , учитывая , что коэффициенты торможения для разных поясов винта , не выложены в "кладезе полезностей" как и другие расчетные х-ки , а только готовый результат, то для пользователя правильно отмасштабировать винт - задаче непосильная . Так что думаю надо идти по накатанной - собрать генератор, покрутить , а с винтом - разберемся

_________________
Чепятанье и Арфаграфия мои сильные стороны - не механика.

Vladimir, еще вопрос - в кладезе лопастей есть винт диаметром 3 м 3 лопасти который выпускается серийно. Диаметр трубы 355 мм. Не опечатка ли? А то канализационных труб такого диаметра нету, только 315 и 400.

_________________
Не люблю монополии и корпорации

Vladimir, извините за назойливость... А можно узнать характеристики Ваших лопастей - зависимость момента на валу от оборотов при фиксированных скоростях ветра? Насколько они отличаются от приведенных скажем в книге Фатеева?

_________________
Не люблю монополии и корпорации

Нет , не опечатка

90% винтов расчитаны по схеме Сабинина, приведенной в книге Фатеева , винты расчитывались под коэффициент торможения (а) равным 0.4-0.41 - отсюда все х-ки хорошо соответствуют приведенным в книге , новизна состоит лишь в применении сильно вогнутого профиля.

_________________
Чепятанье и Арфаграфия мои сильные стороны - не механика.

А профиль в виде дужки окружности оптимален или выбран из соображений простоты изготовления? В любом случае - мой Вам респект, так как Ваше решение может очень поспособствовать популяризации ветроэнергетики.

Обращаюсь непосредственно к Вам - лопасти из кладезя - public domain? Можно делать в перспективе такие ветрячки на продажу?

_________________
Не люблю монополии и корпорации

Можно:)

_________________
Чепятанье и Арфаграфия мои сильные стороны - не механика.

Хочу сделать для пробы ветряк диаметром 3 с лишним метра (3,20-3,50, как выйдет), 6 лопастей. Планировал лопасти делать из канализационной трубы 315 мм, но оказалось что в обычных сторительных гиперматкетах ее нету.
Vladimir согласился просчитать лопасти. Буду пытаться найти ее, но в случае неудачи возможно придется делать лопасти из металла. Внутри - несущая конструкция сваренная из квадратных труб, нервюры - железные полосы, обшивка - алюминиевый тонкий лист. Конструкция должна получиться не очень тяжелой.
Интересуют следующие вопросы.

Возможна ли для таких лопастей толщина дужки 15 мм (минимальный размер квадратной трубы)? Вроде числа Рейнольдса будут побольше чем у полутораметровых винтов.
Можно ли предложить какой нибудь профиль достаточно толстый (15-20 мм) чтобы свободно разместить внутри несущую конструкцию и хорошо работающий для такого диаметра при ветрах 4-8 м/с? А то в атласах что-то мало выпукло-вогнутых профилей

Есть еще запасной вариант - гнуть ломасти из железного листа (скажем 1мм) и устанавливать их на жесткую вращающуюся контрукцию (например два концентрических колца диаметрами 1/3 и 2/3 от диаметра ветряка со спицами).

_________________
Не люблю монополии и корпорации

у нас тоже не было, так обратитесь в отдел продаж гипермаркета привезут под заказ наверное, я именно в гипермаркете заказывал, а в наличии тоже не было.

_________________
С уважением, Дмитрий.