Velomobile im Windkanal

[Lady Dings]

Wenn mal gaaanz viel Zeit im Windkanal ist, würde ich auch sehr spannend die aerodynamischen Auswirkungen von diversen Anbauteilen finden - also mal mit klaren Zahlen belegt (allgemeine Tendenzen sind ja bekannt... ) Das hilft dann dem ein oder anderen bei der Konfiguration seines VM, bzw. man kann sich besser überlegen, welche Änderungen am eigenen Vm die Arbeit / das Geld wert sind, oder auch nicht. Es würde bei mir zumindest die Entscheidung für Umbauten /Änderungen immer beeinflussen, ob die Maßnahme nun 0,5%, 2% oder 5% oder.... an Leistung bringt/kostet.
z. Bsp.:
Spiegel (verschiedene Formen),
Haubenformen,
ohne Haube, aber mit Windschild,
Radkastenabdeckungen bei VM mit geschlossenen Radkästen
Einfluss der Bodenfreiheit..
etc. ..

 

[Düsentriebin]

Viele von uns fahren also tatsächlich einen großen Teil der Zeit mit leichtem Lenkeinschlag. Es wäre also nicht direkt unrealistisch, auch mit leichtem Lenkeinschlag zu messen.

Das ist so nicht korrekt. Hierbei lenkt das Rad fast gegen null. Auch wenn das man nicht glauben kann. Schaut einfach mal oder evtl gibt's das alles schon auf Video. DD

 

[cnar]

Die darauf folgenden Cw-Messungen sind leider durchweg mit einer zu hohen Fehlerquote behaftet, die sich aus einer „falschen“, weil zu einfachen Fotomessung des jeweiligen Querschnitts ergab.

cW-Werte

Warum taucht eigentlich ueberall wieder dieser abstrakte und praxisferne Cw-Wert auf? Warum sollte man die muehsam ermittelten Windwiederstandskraft durch die auch nicht so einfach zu ermittelnde Querschnittsflaeche teilen? Interessant ist doch nur die Windwiederstandskraft der verschiedenen Modelle. Ich glaube nicht, dass man mit dem Cw des Quests und der Querschnittsflaeche des Duo-Quests so einfach auf die Windwiederstandskraft des Duo-Quest schliessen kann. Dafuer sind bei einem so unregelmaessigem Objekt die Einfluesse von Randeffekten viel zu gross. Ein VM ist schliesslich kein Flugzeugfluegel!

 

[labella-baron]

Warum taucht eigentlich ueberall wieder dieser abstrakte und praxisferne Cw-Wert auf?

Vielleicht damit man besser mit den Cw-Werten eines PKW vergleichen kann

Warum sollte man die muehsam ermittelten Windwiederstandskraft durch die auch nicht so einfach zu ermittelnde Querschnittsflaeche teilen?

Für wieviele Geschwindigkeiten willst du dann diese Kräfte angeben, um damit rechnen zu können?

 

[Gear7Lover]

Für wieviele Geschwindigkeiten willst du dann diese Kräfte angeben

Für alle relevanten. Der cW Wert ist ja keinen Konstante.
Also die Kraft für 40, 50, 60 war schon nicht schlecht. Auch die Umrechnung in W ist noch sehr anschaulich, wenn auch nur auf Fahren bei Windstille übertragbar.

 

[beate]

Warum taucht eigentlich ueberall wieder dieser abstrakte und praxisferne Cw-Wert auf? Warum sollte man die muehsam ermittelten Windwiederstandskraft durch die auch nicht so einfach zu ermittelnde Querschnittsflaeche teilen? Interessant ist

... vor allem, was die beteiligten Studenten dabei lernen. Bitte vergesst nicht, dass die Messungen wohl im Rahmen einer Lehrveranstaltung gemacht worden sind (ich weiß das nicht, aber ich vermute das). Da ist es fast schon wichtiger, dass die Studierenden nacher darüber nachdenken, was sie hätten wie besser machen sollen, wenn Teilergebnisse fehlerhaft sind. Und ganz selbstverständlich muss ein Aerodynamiker später mit dem Cw-Wert hantieren können - der Wert gibt immerhin an, wie gut oder schlecht die Umströmungseigenschaften eines Modells unabhängig von der Größe sind.

Das genaue Ermitteln der Querschnittsfläche eines komplex geformten Körpers ist außerdem ebenfalls nicht so ganz einfach - wie man hier deutlich sieht - und gehört mit zu den Lernzielen.

 

[beate]

Das hilft dann dem ein oder anderen bei der Konfiguration seines VM, bzw. man kann sich besser überlegen, welche Änderungen am eigenen Vm die Arbeit / das Geld wert sind, oder auch nicht.

So gerne ich das auch wüsste -- das kann nicht Ziel der universitären Lehre sein, sondern höchstens Beiprodukt.

 

[Christoph Moder]

Warum taucht eigentlich ueberall wieder dieser abstrakte und praxisferne Cw-Wert auf? Warum sollte man die muehsam ermittelten Windwiederstandskraft durch die auch nicht so einfach zu ermittelnde Querschnittsflaeche teilen? Interessant ist doch nur die Windwiederstandskraft der verschiedenen Modelle.

Damit man rechnen kann. Stimmt, die Querschnittsfläche braucht man nicht, denn die ist immer konstant. Aber die Kraft ist auch abhängig von Geschwindigkeit und Luftdichte, letztere wiederum von Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit.

Darum will ich cW*A haben, weil ich eben die veränderlichen Randbedingungen rausgerechnet haben will. Dann hat man nur noch eine Zahl, statt immer Kraft und die ganzen Wetterbedingungen nennen zu müssen.

Ich glaube nicht, dass man mit dem Cw des Quests und der Querschnittsflaeche des Duo-Quests so einfach auf die Windwiederstandskraft des Duo-Quest schliessen kann.

Natürlich nicht, sie haben ja auch unterschiedliche Formen.

Und noch einmal zur Querschnittsfläche: Kann man ja wirklich leicht messen, z.B. aus der Größe des Schattens bei Beleuchtung mit parallelen Lichtstrahlen. Aber erstens ist das wie gesagt nicht so wichtig (da konstant), und zweitens ist beim Vorhandensein von z.B. drehenden Rädern die Widerstandskraft sicher nicht mehr ganz proportional zur Fläche. Also bleiben wir bei cW*A.

Und: Ja, der cW-Wert ist auch nicht konstant; aber für den Geschwindigkeitsbereich, der uns interessiert, und mit unserer Messgenauigkeit bei der Fahrt auf der Straße dürfte die Annahme als Konstante locker ausreichen.

 

[HenriP]

Warum taucht eigentlich ueberall wieder dieser abstrakte und praxisferne Cw-Wert auf?

Cw ist für mich als Käufer jetzt auch nicht interessant, nur CwA. Aber für einen Entwickler wäre es schon sehr wichtig, zu sehen, ob der Luftwiderstand bei der Angestrebten Größe in einem guten Bereich ist, oder verbessert werden sollte und bei Veränderungen am Design zu schauen, ob eine Änderung des CwA jetzt an einer veränderten A oder einer veränderten Cw liegt.

 

[Genussfaher]

Und noch einmal zur Querschnittsfläche: Kann man ja wirklich leicht messen, z.B. aus der Größe des Schattens bei Beleuchtung mit parallelen Lichtstrahlen.

Als Student damals habe ich mit Hilfe von Laserpointer die Querschnittfläche auf ein großes stück Papier mit einen Stift gezeichnet und die Fläche bestimmt. Das Ergebnis war verglichen mit Foto machen und Pixel zählen um auf die Fläche zu kommen besser.

 

[Christoph Moder]

Noch einmal zurück zu der erwähnten Messung an der Ostfalia:

Hier ergibt sich also für den cW*A:

• ohne Haube: 0.0588 m^2
• mit Haube: 0.0498 m^2

Trotz aller Kritik am Messverfahren ist das auf jeden Fall eine plausible Zahl; bei Vergleichsrechnungen mit Kreuzotter oder mit meinem Auswertungsdiagramm komme ich auf ähnliche Zahlen. Die Querschnittsfläche passt auch ziemlich genau zu anderen Messungen, die hier im Forum gemacht wurden.

Wenn man sich im Vergleich dazu diese CFD-Simulation eines Ingenieurbüros anschaut: Hier wurde das nie in Serie gegangene Go-One Evo Kx simuliert; wenn ich dafür die gleiche Querschnittsfläche wie beim DF ansetze, komme ich beispielsweise bei 50 km/h auf einen cW*A von 0.0396 m^2 ohne Haube und 0.0312 m^2 mit Haube. Das ist ganz klar unrealistisch, damit wäre das Kx ja schon fast auf Battle-Mountain-Niveau.

 

[beate]

Die darauf folgenden Cw-Messungen sind leider durchweg mit einer zu hohen Fehlerquote behaftet, die sich aus einer „falschen“, weil zu einfachen Fotomessung des jeweiligen Querschnitts ergab. Sie sind daher hiermit nicht angegeben!

Das klingt aber doch stark nach einem systematischen Fehler der Art, dass man ihn recht gut abschätzen und die Messungen entsprechend korrigieren kann und auch sollte. Oder man wiederholt die Flächenmessungen mit einer verbesserten Methode.
Die CW-Werte finde ich schon wichtig, zumindest der Größenordnung nach. (Aber klar - das Praktikum ist vorbei...)

 

[labella-baron]

und 0.0312 m^2 mit Haube. Das ist ganz klar unrealistisch

Nun, erinnern wir uns an die Werte in mission-milan.de bzw. im Wiki.
Siehe auch diesen Beitrag von @Ventoux

 

[Christoph Moder]

Nun, erinnern wir uns an die Werte in mission-milan.de bzw. im Wiki.

Auch die Milan-Werte erscheinen mir arg optimistisch. Und nach meiner Erinnerung wurde da ein Milan mit Rekord-Trimm vermessen, mit allen denkbaren Tuning-Maßnahmen, und das dann auf der Webseite – etwas unseriös – als Wert für ein Alltags-Fahrzeug hingestellt.

Aber hier wurden ja auch Alltagsfahrzeuge vermessen, ohne spezielles Tuning. Und auch das Kx, das ja eher voluminöser sein und größere Radkästen als die Vorgänger haben sollte, dürfte nicht so einfach den Luftwiderstand eines kleineren Fahrzeugs im Rekordtrimm erreichen.

Woher die Werte im Wiki kommen, lässt sich kaum noch nachvollziehen, weil die Links tot sind.

=> Ja, 0.03 m^2 ist grundsätzlich im Bereich des Möglichen; aber da aktuelle Battle-Mountain-Rekordfahrzeuge so bei 0.02 m^2 liegen (wo die Optimierungen sogar die Positionen der Sponsoren-Aufkleber berücksichtigt), halte ich die 0.03 m^2 ausgeschlossen für ein viel voluminöseres Alltags-Velomobil ohne jede Tuning-Maßnahme.

Siehe auch diesen Beitrag von @Ventoux

Da geht es ja nur um die Querschnittsfläche, aber nicht um cW*A.

 

[bumfidel]

Wozu braucht man nochmal Cw*A??

Für Fahrer interessant ist nur wieviel Watt und bei welcher Geschwindigkeit

 

[bumfidel]

Vielleicht damit man besser mit den Cw-Werten eines PKW vergleichen kann

Ah ja, dafür natürlich.

 

[beate]

Für Fahrer interessant ist nur wieviel Watt und bei welcher Geschwindigkeit

Das läuft dann für jedes Fahrzeug auf eine Tabelle hinaus. Eine einzelne Zahl, die die aerodynamische Qualität des Fahrzeugs "griffig" umschreibt, ist schon hilfreich.

Spaßeshalber habe ich vorhin übrigens mal den beim DF angenommenen Schätzwert für die Stirnfläche auf die Daten des El Loco angewendet. Da kommt man auf einen Cw-Wert von gerade mal 0.37 ... (oder etwas weniger; die Stirnfläche des El Loco wirkt größer als die des DF).

Gerade das El Loco zeigt aber, wie groß der Einfluss der Hülle auf die aerodynamische Qualität sein kann. Hier offenes Hinterrad und riesige Radkästen.

Wenn man solche Messungen wiederholt, wäre es sicher lehrreich, auch mal andere Fahrzeuge zu checken: Evo-R, und dann der Wettbewerb um den langsamten Einsitzer: GoOne3, Leiba Classic, Wombat, Alleweder. Gerade auch für Studenten mit Vertiefung Fahrzeugaerodynamik hilfreich. GoOne3 und Leiba Classic als Anschauung für ungünstige Gestaltung der Radkästen und der Ablösung am Heck.

 

[labella-baron]

Auch die Milan-Werte erscheinen mir arg optimistisch. Und nach meiner Erinnerung wurde da ein Milan mit Rekord-Trimm vermessen, mit allen denkbaren Tuning-Maßnahmen, und das dann auf der Webseite – etwas unseriös – als Wert für ein Alltags-Fahrzeug hingestellt.

Ich hatte ja damals auch diese CwA-Werte beim Milan angezweifelt - auch nachfolgende Erläuterung von @Leonardi lesen.
Aber auch ein konstanter CwA-Wert ist nur eine Näherung, welche vielleicht für PKW noch Sinn macht, für Velomobile nicht mehr, wie meine Messungen hier gezeigt haben!

 

[Gear7Lover]

Wozu braucht man nochmal Cw*A??

Also Konstante (gültig für einen Geschwindigkeit) die man auf alle Wetterverhältnisse umrechnen kann. Für die die es weniger genau wissen wollen gibt's Wolfenbüttelwatt.

Jetzt ändert der cW*A Wert zwar auch mit der Luftdichte, aber das ist dann wohl wirklich Haarspalterei.

 

[Christoph Moder]

Aber auch ein konstanter CwA-Wert ist nur eine Näherung, welche vielleicht für PKW noch Sinn macht, für Velomobile nicht mehr, wie meine Messungen hier gezeigt haben!

OT: Hier vermute ich den Fehler wo anders. Wenn eine etablierte Konstante nicht konstant ist, dann ist der Grund üblicherweise, dass sich die physikalischen Vorgänge über den Messbereich vollkommen verändern (zumindest, wenn es nicht geringe Variationen gibt, sondern die Konstante um ein Drittel sinkt). Das passiert vielleicht, wenn man Werte über viele Größenordnungen hinweg vergleicht, aber nicht bei geringen Geschwindigkeitsunterschieden. Für so ein spektakuläres Ergebnis bräuchte man schon eine ganz besonders solide Begründung, statt z.B. einfach einen weiteren Fudge-Factor einzuführen.