Aerodynamik/Rolltest

Hier mal drei Ausrollmessungen im Evo-S bei gleichen Bedingungen mit Haube und zugeklebtem Stauloch:
upload_2017-4-12_21-16-5.png
Am Ende der Messstrecke beim Ortsschild Aura habe ich jeweils aus 22km/h scharf in den Stillstand gebremst.
 
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Hier mal drei Ausrollmessungen
In die Geschwindigkeits-Zeit Darstellung kann ich mich schlecht rein denken. Bitte auch das Bild mit Geschwindigkeits-Weg Darstellung zeigen !
Kannst Du sehen, welcher Parameter/Schieberegler hauptsächlich geändert werden muss, damit sich die berechnete an die jeweils an die 3 gemessene Kurven anpasst ?
Oder woher kommen wohl die geringen Unterschiede zwischen den 3 gemessenen Kurven am Ende der Ausroll ?

Obwohl kein Rückenwind, bist Du viel effizienter gerollt, als damals der Milan. Wahrscheinlich waren bei Dir auch höhere Temperaturen, noch andere Vorteile ?

Gruß Leonardi
 
Kannst Du sehen, welcher Parameter/Schieberegler hauptsächlich geändert werden muss, damit sich die berechnete an die jeweils an die 3 gemessene Kurven anpasst ?
Da ergeben die selben Einstellungen praktischen identische Kurven wie die oben gezeigten, bzw. ist es lediglich von der eigenen Feineinstellung abhängig, denn der Solver geht ja jetzt nicht mehr.
Oder woher kommen wohl die geringen Unterschiede zwischen den 3 gemessenen Kurven am Ende der Ausroll ?
Ich vermute hauptsächlich auf Grund einer unterschiedlichen Fahrspur auf dem schlechteren Asphalt.
So sind auch die unterschiedliche Höchstgeschwindigkeiten zu erklären: 75, 150 75,236 75,212. Und 1,1% weniger Geschwindigkeit macht schon 2,2% weniger Bewegungsenergie.
Obwohl kein Rückenwind, bist Du viel effizienter gerollt, als damals der Milan. Wahrscheinlich waren bei Dir auch höhere Temperaturen, noch andere Vorteile ?
Temperatur laut wetteronline.de von 17-18:30 14,1-14,7° (eigene Messung zu ungenau).
Eher Nachteile, da ich nur 96 Kilo Gesamtgewicht hatte und die Fahrbahn schlechter ist.
Allerdings dreimal Erlkönig mit Latex-Schlauch.
 
ja, ich wir haben messungen vor einer woche gemacht. Da gings um Radscheiben innen, in kürze teste ich dort das neue Renndach für Df
 
Temperatur laut wetteronline.de von 17-18:30 14,1-14,7° (eigene Messung zu ungenau).
Milan SL hatte damals 2014: vorn "One" 8,0 bar und hinten "Kojak" 6,5 bar und feuchte Luft:
https://www.velomobilforum.de/forum...rolltest-elfershausen-2014.40554/#post-609841

Temperatur war damals 2014 ca.: 5 Grad Celsius.
https://www.velomobilforum.de/forum...olltest-elfershausen.40119/page-7#post-609505

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Da gings um Radscheiben innen
Wieviel Meter war der Unterschied bei der Rollweite ?

Gruß Leonardi
 
Milan SL hatte damals 2014: vorn "One" 8,0 bar und hinten "Kojak" 6,5 bar und feuchte Luft:
https://www.velomobilforum.de/forum/...rolltest-elfershausen-2014.40554/#post-609841
Die Luftfeuchtigkeit hat so gut wie keinen Einfluss auf die Luftdichte. Diese nimmt bei höherer relativer Luftfeuchtigkeit sogar leicht ab. Natürlich sollten keine Wassertröpfchen in der Luft sein.

Dagegen hat die Höhe der Messstrecke von ca. 230m über Meereshöhe einen Einfluss, welcher um eine Größenordnung höher ist.
 
Im mittleren Diagramm hat sich ein Auswertefehler eingeschlichen, den ich noch finden muss.
Hatte die zu den richtigen Zeiten fälschlicherweise die Geschwindigkeiten des letzten Versuchs erwischt,
Nun sieht es so aus:

Evo-S 17-42 CwA469_Cr297-Cv205.png

Dennoch ist hierbei die Anpassung am schlechtesten.
 

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Hatte die zu den richtigen Zeiten fälschlicherweise die Geschwindigkeiten des letzten Versuchs erwischt,
Nun sieht es so aus:
Labella hat mir eine Ausroll geschickt, Siehe Excel 1 labella.zip . Die Vertikalbeschleunigung a_vert, grüne Spalte und Linie in Grafik habe ich weg gemacht. Die hatte ich mal eingefügt, war nicht richtig, es sind in dem Bereich nur kurze Spitzen. Habe die a_vert gelöscht, weil sie auch keinen bemerkbaren Einfluss hatte.

Die gemessene v(t) habe ich mir genauer angeschaut, Siehe Anlage Excel 2.zip . Da hat ja Labella bei jeder Radumdrehung mit Reed Kontakt die Geschwindigkeit v gemessen. Ich habe eine Glättung vorgenommen (rote Geschwindigkeitskurve) da sonst die F_Beschleunigung = m * dv/dt zu starke Schwankungen aufweist.


2017_04_15 Nr 11 v_t Schwankungen.jpg


Ich gehe erst mal davon aus, das diese Geschwindigkeitsvibrationen tatsächlich vorhanden waren, weil die Geschwindigkeit Berg runter nicht zittert, wo ja noch Energie reingepumpt wird. Werde das aber später mal mit dem Hallsensor und Mikroprozessor von Gyps vergleichen ob das auch so zittert. Für Ermittlung der Beschleunigung und daraus die Kraft für Roll und Luftwiderstand ist ja so eine Schwankung der Beschleunigung katastrophal, mal neg. mal pos. und keine stetigen verlässlichen Werte.


2017_04_15 Nr 12 v_t vibriert.jpg


Jedenfalls kam ich mit der geglätteten v(t) auf die Roll+Luftwiderstandskraft in Abhängigkeit der Geschwindigkeit hier dargestellt, die Glättung kann ich beliebig stark machen, habe es aber so belassen (roten Schwankungen von F_roll+luft = F_rl) zu sehen:
Habe dann eine Ausgleichskurve F_rl=0,02370 ...Siehe Bild... von Excel durchlegen lassen ) schwarze Kurve. Dann habe ich noch die Parameter a, b und c von Labellas Auswertung genommen und mir die Grüne F_rl einzeichnen lassen. Die Zahlenwerte der Parameter a,b, c sind ziemlich unterschiedlich, aber die Kurven sind fast identisch. Mit den Parameter welche ich ermittelt habe, passt sich die gemessene und berechnete v(t) aber nur schlecht an. Die von Labella ermittelten Parameter sind besser.

2017_04_15 Nr 13 F_rl Ermittlung.jpg


Ich habe jetzt mit den Parametern für F_Luft und F_roll von Labella die Kurve für F_roll = blau und F_luft = violett getrennt eingezeichnet.
Die Summe der beiden ergibt ja die grüne Kurve = F_rl

Vermutlich ist die tatsächliche hellblaue Kurve F_roll mit steigender Geschwindigkeit etwas höher (gestrichelt hellblau) und die tatsächliche viloette Kurve F_luft mit steigender Geschwindigkeit etwas tiefer wegen des Geschwindigkeitsabhängigen Cw*A, was zumindest für die Laufräder schon nachgewiesen wurde. Das kann man aber erst nach messtechnischer Trennung genau sagen. Da sich die Kurven F_luft und F_roll vermutlich nicht mehr genau an c*v² und a+b*v halten werden, wollte ich eine durch obigen Weg möglichst direkte auf die F_roll+F_luft Kurve kommen. Wird aber bei den Schwankungen von dv/dt schwierig werden. Aber irgend wie gibt es immer eine Lösung, ist meine Erfahrung.

2017_04_15 Nr 14 F_r und  F_l.jpg

Gruß Leonardi
 

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Ich gehe erst mal davon aus, das diese Geschwindigkeitsvibrationen tatsächlich vorhanden waren, weil die Geschwindigkeit Berg runter nicht zittert, wo ja noch Energie reingepumpt wird. Werde das aber später mal mit dem Hallsensor und Mikroprozessor von Gyps vergleichen ob das auch so zittert. Für Ermittlung der Beschleunigung und daraus die Kraft für Roll und Luftwiderstand ist ja so eine Schwankung der Beschleunigung katastrophal, mal neg. mal pos. und keine stetigen verlässlichen Werte.
Ja, hat das gerumpelt, dass es einem Himmelangst wurde. (Ich habe außerdem hinten keinen Dämpfer - glaube aber nicht, dass der viel geändert hätte.)
Die Messaufnahme ist am linken Vorderrad.

Ich sinniere schon, wo ich in meiner Umgebung eine Gefällstrecke mit neuem oder zumindest guten Asphalt finde, um bei ähnlichen Geschwindigkeiten einen Vergleich zu haben, ob da Radumdrehungsgeschwindigkeit auch so zittert.

Vielen Dank schon mal für die Auswertungen - bin auch immer noch dran die insgesamt neun Ausrollversuche aufzubereiten.
 
Nun möchte ich euch auch zu einer "Kurvendiskussion" einladen.

Es geht um den Vergleich von drei Rollversuchen mit geschlossenem Lüftungsloch ohne Haube.
Es sind die Geschwindigkeiten über der Ausrollzeit dargestellt, gekennzeichnet mit der Startzeit.

Beim ersten Mal war der Himmel bedeckt. Beim zweiten und dritten Mal war es sonniger.
Die eigenen Temperaturmessungen waren unbrauchbar. Die Wetterstation Bad Kissingen hatte 17 Uhr 14,1° und 17:30 14,5° gemeldet.
Als Wind wurde Südwest bis Südost Stärke 1-2 angegeben. Ich selbst konnte zu keinem Zeitpunkt eine Luftbewegung wahrnehmen.

upload_2017-4-16_0-27-47.png bitte anklicken

Beim ersten und zweiten Mal bin ich am Anstieg des zweiten Hubbels verhungert.
Beim dritten Mal den Hubbel gerade so geschafft, bis zum Ortsschild Aura gerollt und dort stark abgebremst.
Als Maximalgeschwindigkeiten wurden 74,085 74,037 und 74,192 km/h gemessen - auch diese mit "Zitterfehler".

Auf Grund der Gesamtmasse von 95,1kg ist die Bewegungsenergie bei 74,1 km/h 5,60Wh (Wattstunden).
Auf dem ersten Hubbel sind die Geschwindigkeiten nur noch 13,601 14,483 und 16,981 km/h was zwischen 0,19Wh und 0,29Wh bedeutet also um die Hälfte mehr. Dennoch sind es nur noch ca. 5% der Anfangsenergie.

Was meint ihr zu den Unterschieden ?
 

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Was meint ihr zu den Unterschieden ?
Es reichen schon sehr kleine Unterschiede beim Wind, um einen deutlichen Unterschied beim Rolltest zu erzeugen. Beispielsweise 1km/h Rückenwind oder Gegenwind machen aus deinen 74km/h v_max einmal 73km/h und einmal 75km/h gegenüber der Luft und da die Geschwindigkeit quadratisch eingeht, sind die Unterschiede im Luftwiderstand nicht zu vernachlässigen.
 
Was meint ihr zu den Unterschieden ?
Wind war ja bei allen drei Messungen nicht.
Ich denke, wenn es beim zweiten und dritten Mal sonniger war, dann hat sich nach der ersten Messung die Lufttemperatur von 14,1 auf 14,5 Grad Celsius erhöht. Die Sonne muss im Rücken auf der Gerade beim Ausoll gewesen sein. Vielleicht hat sich der Asphalt oben minimal erwärmt. Ich denke aber, das die geringe Temp.erhöhung weniger eine Rolle gespielt hat für die Unterschiede von Max. Geschwindigkeit bis zum Ende.

Die Luftfeuchtigkeit wird abgenommen haben. Im Bereich z.B. von 0-50 km/h ist ja überwiegend laminare Strömung und danach turbulente Strömung.
Für die laminare Strömung gilt eben überhaupt nicht die Gleichung F_luft= rho/2*Cw*A*v ², die gilt nur für turbulente Strömung. Wobei sich da die Luftdichte rho kaum durch die Luftfeuchtigkeit und Temp. und Luftdruck ändert.

Bei der Gleichung für den laminaren Strömungswiderstand spielt die Luftfeuchtigkeit in die Viskosität der Luft eine größere Rolle. Ich denke das dies überwiegend zu letzteren weiteren Ausroll geführt hat.

https://de.wikipedia.org/wiki/Strömungswiderstand#Laminare_Str.C3.B6mung
https://de.wikipedia.org/wiki/Gesetz_von_Stokes
Muss man mal an konkreten Zahlenbeispielen durchrechnen.

Klar ist auch, das es erst eine laminare Strömung gibt, kann ja wohl schlecht gleich von 0 km/h an turbulent sein.

obwohl die Viskosität von heißer Luft größer ist, aber der Einfluss der Luftfeuchte ist größer.

Gruß Leonardi
 
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Die Luftfeuchtigkeit wird abgenommen haben. Im Bereich z.B. von 0-50 km/h ist ja überwiegend laminare Strömung und danach turbulente Strömung.
Bei so hoher Geschwindigkeit noch - wirklich? Da wäre nach deiner Auswertung die Luftwiderstandskraft doch schon doppelt so hoch wie die Rollwiderstandskraft.
Für die laminare Strömung gilt eben überhaupt nicht die Gleichung F_luft= rho/2*Cw*A*v ², die gilt nur für turbulente Strömung. Wobei sich da die Luftdichte rho kaum durch die Luftfeuchtigkeit und Temp. und Luftdruck ändert.
Ja, habe mit Hilfe des simulierten Kurvenverlaufs mal einen Luftdruckunterschied von 1 mBar (stärker ändert der sich innerhalb einer Stunde sicher nicht) und eine Temperaturerhöhung um 1° ausprobiert. Nur bei letzterer ist überhaupt eine winzige Veränderung des Kurvenverlaufs wahrnehmbar.
Auf Grund der Gesamtmasse von 95,1kg ist die Bewegungsenergie bei 74,1 km/h 5,60Wh (Wattstunden).
Trotz des niedrigen Rollwiderstands der Erlkönig-Bereifung und Latex gehen davon 1,74Wh drauf wenn die gesamte Messtrecke durchrollt wird.
Auf dem ersten Hubbel sind die Geschwindigkeiten nur noch 13,601 14,483 und 16,981 km/h was zwischen 0,19Wh und 0,29Wh bedeutet also um die Hälfte mehr. Dennoch sind es nur noch ca. 5% der Anfangsenergie.
Beim letzten Auslauf ist am zweiten Hubbel, wo ich gerade noch mit 5,47 km/h drüber gekommen bin die Bewegungsenergie nur noch 0,03Wh also nur etwa ein halbes Prozent der Anfangsenergie.
Beispielsweise 1km/h Rückenwind oder Gegenwind machen aus deinen 74km/h v_max einmal 73km/h und einmal 75km/h gegenüber der Luft und da die Geschwindigkeit quadratisch eingeht, sind die Unterschiede im Luftwiderstand nicht zu vernachlässigen.
Ich denke auch, dass winzige Unterschiede z.B. ein andere Stelle im rauen Asphalt und geringe Unterschiede der Luftströmung (vielleicht habe ich ja auch meinen Kopf nicht immer gleich gehalten) die gesamte Energie mehr oder weniger aufzehren.

Dennoch können wir mittlerweile den Kurvenverlauf relativ gut nachstellen und somit Kennzahlen gewinnen und mit diesen auf physikalische Ursachen schließen.
Klar ist auch, das es erst eine laminare Strömung gibt, kann ja wohl schlecht gleich von 0 km/h an turbulent sein.
Ganz zu Beginn sicher nicht, aber wenn die Kiste erstmal rollt; wie wirken sich dann die Vibrationen der Karosserie auf die laminare Strömung aus?
 
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