Kreuzotter.de / Rolltestanalyse / Leistungsanalyse

[Christoph Moder]

Hallo @Schaltnix,

tolle Arbeit!

ich habe gerade/ heute gesehen, dass @Christoph Moder schon ein Programm geschrieben hat, was das leistet, was ich wollte und das auch in schön und superprofessionell.

Jetzt übertreib mal nicht. Das ist auch nur hingebastelt; da ich zuvor schon das Programm zur Powermeter-Analyse hatte, wo ich die ganzen Formeln und die Interaktivität schon eingebaut hatte, war der weitere Schritt nicht mehr so schwer.

Trotzdem waren noch etliche Stunden Arbeit nötig, bis es dann so halbwegs funktionierte, weil eben ein paar Annahmen grundsätzlich anders waren; z.B. hat man bei einer Aufzeichnung die Entfernung und Geschwindigkeit gegeben, und kann diese für die Leistungsberechnung verwenden. Hier hat man das nicht, sondern muss in Zeitschritten arbeiten.

Damit ihr überhaupt wisst, was mein kleines Basistool in der Version 001 macht, habe ich dazu ein kleines Video bei youtube gemacht, wo ich die Bedienung und die Eigenarten des Programms vorstelle. Der Link zum Video ist :

Sehr interessant! Ich wusste gar nicht, dass mit Geogebra so etwas möglich ist.

Und mir gefällt das Konzept mehrerer Graphen. Vielleicht habe ich es etwas übertrieben, alles in ein Diagramm einzuzeichnen; da muss man dann manchmal Kurven ausblenden, damit man nicht die Übersicht verliert.

Was mir aufgefallen ist: die Zeit-Auflösung von 1/100 s. Ich verwende einfach eine Schrittweite von 1 s; scheint auch sinnvolle Ergebnisse zu liefern.

Generell habe ich mir über numerische Methoden etc. nicht viele Gedanken gemacht, sondern einfach mal gehofft, dass eine naive Implementierung gut genug ist. Und in die Berechnung selbst habe ich etwas Vertrauen, da ich sie, wie gesagt, aus dem anderen Code komplett übernommen habe, und dort hatte schon @labella-baron intensiv getestet (vielen Dank noch einmal!) und einige kleine Bugs gefunden, die ich beseitigen konnte.

Zweite kleine Ergänzung : Mit dem Parameter "tEnde" bestimmt ihr wie lang die Simulation laufen soll : Auch hier könnt ihr natürlich auch höhere Werte als 300s eingeben... Ich habe es einfach nur erstmal begrenzt, um unkontrollierte Abstürze des Programms zu vermeiden..

Vor dem Problem stand ich auch. Ich habe das dann folgendermaßen gelöst:

• Die Entfernung muss von Anfang an feststehen, weil sonst das Diagramm nicht gezeichnet werden kann.
• D.h. die Simulation endet, wenn die Entfernung zurückgelegt ist.
• Darum darf die Durchschnittsleistung und damit Durchschnittsgeschwindigkeit nicht 0 sein, weil sonst das Ziel nie erreicht wird.
• Die Maximalzeit ergibt sich bei mir dann aus einer Mindest-Durchschnittsgeschwindigkeit von 1 km/h.

Was vielleicht auch interessant ist, wie ich die Geschwindigkeit anpasse:

• In jedem Iterationsschritt wird die Eingabeleistung mit der Ausgabeleistung verglichen und die Geschwindigkeit entsprechend angepasst, und dann so lange iteriert, bis die Differenz nicht mehr kleiner wird.
• Nach meiner Erfahrung darf die Anpassung höchstens ca. 0.1 km/h sein, weil sonst Artefakte auftreten (die Leistungssprünge sind zu groß). (Vielleicht zeigt sich, dass das auch noch zu hoch ist.)
• Ich passe die Geschwindigkeit abhängig von der Leistungsbilanz an; d.h. Geschwindigkeitsschritt ist Leistungsdifferenz / 1000. D.h. bei 50 W Differenz wären das dann 0.05 km/h, bei 200 W wäre die Anpassung auf 0.1 km/h begrenzt.

In der nächsten Version werde ich zwei Velomobile gewissermaßen virtuell gegeneinander fahren lassen. Die dritte Version ist dann mit beliebig vorgegebenen Steigungsprofil und in der vierten Version würde ich einige realistische Schwankungen mit einbauen wie z.B. schwankende Windrichtung/ stärke, kurzfristige Änderung des Rollwiderstandes auf der Strecke.

Das klingt super!

Je komplizierter die Eingaben sind, desto schwieriger ist es zu beurteilen, ob das Ergebnis sinnvoll ist. Alleine schon darum ist es gut, mehrere unabhängige Implementationen zu haben, die man gegenseitig auf Plausibilität checken kann.

 

[Dan]

Irgendwie hab ich das Gefühl, dass sich das Thema von Rolltestanalyse entfernt hat!
Idealisierte Verläufe, wo alle physikalischen Formeln stimmen und aus einem Iterationsschritt sich eineindeutig der nächste ergibt, und am Ende schöne Grafiken auswirft kann auch nicht jeder, aber trotzdem ist das doch keine Analyse, sondern eine Simulation und in dem Thread von @Christoph Moder richtig benannt.
Analyse ist, wenn du 10.000 Messwerte aus zig Fahrten hast, und auswertest, und nicht 10+X Werte mehr oder weniger genau eingeben kannst!

 

[Schaltnix]

Liebe Interessierte,

ich habe gerade ein kleines Update zu meinem Rechner fertiggestellt. Ich habe dann unter untenstehenden Link etwas zur Bedienung und dem
zugrundeliegenden physikalischen Modell erzählt. :

Als Ergänzung dazu :

1. Ihr könnt bei meinem Modell auch gleichzeitig mehrere Parameter verändern... es macht normalerweise aber nur Sinn zu gucken, was passiert, wenn ich einen Parameter ändere also z.B. den cw-Wert.

2. Ihr könnt durch Betätigen der Schaltflächen "Schieberegler aus/an" statt Eingabefelder die Parameterwerte über Schieberegler eingeben.

3. Durch Klick auf die Schaltflächen ( "Start Velo1", "Start Velo2" und "Berechne Endgeschwindigkeit", könnt ihr direkt sehen, was ich da an Formeln benutzt habe.

4. Bei Interesse mich einfach ansprechen : Ich benutze das Modell, um erstmal mit ein paar Analysen zu starten, um einen Überblick zu bekommen, was man durch welche Art von Rolltest an Infos über cw, cr, crv, etc herausfinden kann.

5. Ich entwickle das Programm auf der Plattform ( = Geogebra ) NICHT weiter : Es ist reiner Horror damit zu programmieren... Es fehlen auf Script-Basis grundlegende Elemente der Programmierung und es ist ziemlich buggy/umständlich, wenn es um dynamische grafische Elemente geht oder wenn man etwas komplexere Dinge berechnen möchte wie z.B. Steigungsprofile vorzugeben oder dynamische Windwiderstandbeiwerte reinzugeben u.ä... Man kann zwar auch bei Geogebra javascript einsetzen, jedoch sind viele wichtige Befehle für Geogebra nicht implementiert.. Daher setze ich das Projekt auf einer anderen Plattform fort... Vermutlich javascript oder p5.js, damit ich nicht
so ein Aufwand habe, Koordinatensysteme selbst zu programmieren.. @Christoph Moder : Ich denke, Du bist da deutlich fitter und erfahrener
als ich : Kannst Du javascript oder eher p5.js als Basissprache empfehlen? Ich möchte wie gesagt möglichst bequemen Zugriff auf grafische Features wie Erstellen von Koordinatensystemen, Erstellen von Kurven ( gestrichelt / ungestrichelt, etc...), Fehlerbalken, ToolTips, usw.
haben...- Ich möchte es eher nicht unbedingt Serverseitig in Kombi mit PHP betreiben... einfach, um den damit verbundenen Overhead / Aufwand zu vermeiden....

goAxel-V002 : ungeschnitten eine kurze Vorstellung zur Bedienung / Hintergrund hier:

Schöne Grüße,

Schaltnix

 

[Christoph Moder]

@Christoph Moder : Ich denke, Du bist da deutlich fitter und erfahrener
als ich : Kannst Du javascript oder eher p5.js als Basissprache empfehlen? Ich möchte wie gesagt möglichst bequemen Zugriff auf grafische Features wie Erstellen von Koordinatensystemen, Erstellen von Kurven ( gestrichelt / ungestrichelt, etc...), Fehlerbalken, ToolTips, usw.
haben...-

p5.js sagt mir überhaupt nichts.

Ich wollte interaktive Diagramme haben, und habe deshalb vor ca. 2 Jahren nach entsprechenden Frameworks gesucht. Es sollte einfach im Browser laufen, daher Javascript, einen halbwegs einfachen und eleganten Eindruck machen, Open Source sein, und aktiv weiterentwickelt werden. Da habe ich ein paar wenige gefunden, und mich für Chart.js entschieden.

Ich habe mich dann dort eingearbeitet, und ausgehend von einem einfachen Beispiel immer mehr Dinge hinzugefügt, bis es so war, wie ich es wollte. Also v.a. welche Einstellungen meinen Anwendungsbereichen entsprechen, und wie man z.B. Tastaturbedienung hinzufügen kann, oder interaktive Eingabemöglichkeiten.

Ich bin eben eher der Techniker, der die Dinge so einfach und damit effizient/schnell wie möglich halten will. Also keine komplizierten Javascript-Frameworks, sondern nur Chart.js und nacktes Javascript.

Und zu deinen Feature-Wünschen mit Chart.js:

• Koordinatensysteme: kein Problem; man kann beliebig viele Achsen definieren und Datensätzen verschiedene Achsen zuweisen; so habe ich z.B. je eine y-Achse für Leistung, Geschwindigkeit und Höhe. Eigentlich sogar zwei Leistungs-Achsen, damit in jeder die entsprechenden Kurven gestapelt werden können.
• Kurven: lassen sich ziemlich flexibel formatieren, z.B. Farbe, Füllung darunter, gestrichelt (Muster definierbar); auch Glättung und Animation ist möglich (habe ich alles ausgeschaltet => höhere Performance)
• Fehlerbalken: glaube nicht, dass das so einfach möglich ist; aber man könnte z.B. bei einem Liniendiagramm eine Kurvenschar machen, also die Min-/Max-Werte durch zwei zusätzliche dünne Kurven angeben, und vielleicht noch den Bereich möglicher Werte entsprechend semitransparent füllen
• Tooltips: die lassen sich ziemlich frei gestalten; man kann sie komplett selber gestalten, oder die Voreinstellungen nehmen und über Callbacks Einfluss darauf nehmen, wie die einzelnen Elemente dargestellt werden (z.B. Zahlen formatieren, Prozentzahlen hinzufügen, nicht gesetzte Elemente rausfiltern etc.)

Ich möchte es eher nicht unbedingt Serverseitig in Kombi mit PHP betreiben... einfach, um den damit verbundenen Overhead / Aufwand zu vermeiden....

Habe ich ja auch nicht. (Die Datei hat die Endung PHP, aber bisher verwende ich es noch nicht.) Für manche Dinge geht es aber nicht ohne eine serverseitige Komponente, z.B. die Konvertierung von Leistungsmesser-Daten.

 

[labella-baron]

goAxel-V002 : ungeschnitten eine kurze Vorstellung zur Bedienung / Hintergrund hier:

Nach deinen einleitenden Worten wird das Bild bei 0:59 dunkler, das Video steht und lässt sich nicht weiter anschauen.
Sowas habe ich noch nie gehabt.
Edit: Auf YT direkt konnte ich es sehen. Dynamischer Luftwiderstandsbeiwert wäre toll - hast du da Formeln? Hast du auch daran gedacht, wie die Drehmasse der Räder für den Laien eingebracht werden kann?

 

[Schaltnix]

Es wird auf jeden Fall auf Folgendes hinauslaufen.. Institute mit Windkanal / Informatik und virtuelle Windkanäle werden uns cw-Werte sicherlich zeitnah für die verschiedenen Velomobile liefern... und zwar erstmal für Anströmung von vorne... ( und natürlich unnatürlichen Bedingungen.. aber immerhin.. es wird uns schon verraten wo die Reise etwa hingeht ). Das Ergebnis wird eine Tabelle sein, wo man sehen kann wie sehr der cw-Wert mit zunehmender Geschwindigkeit abnimmt... Selbst, wenn die Absolutwerte gar nicht stimmen, so kann man zumindest aus den relativen Verläufen zwischen den Velomobilen der cw-Werte versus der Geschwindigkeit diese Information nutzen, um das 1. das Kreuzottermodell zu erweitern / zu verbessern, 2. die Lage der Absolutwerte von cw aus Fahr/Rolltests bei hohen Geschwindigkeiten bestimmen. Das hilft beim Anfitten, wenn wir z.B. den relativen Abfall von cw im Modell vorgeben wollen... Es ist ja wichtig eine Idee zu bekommen 1) wie viel an Effizienzverbesserung für Vortrieb möglich ist und was bringt es an Geschwindigkeit, ebenso bei der Rollreibung... und dann kann man mit dem Modell auch sehen wie viel etwa 10% an cw-Wert-Verbesserung bringt.
An die Techniker hier : Wie wird die Effizienz ( eta_P) gemessen ? Leistung einmal an der Kurbel gemessen und einmal an der Nabe? und dann vergleichen? @Fritz erwähnt, dass es solche Kombis an Leistungsmessern hier schon gab?
Bei Kreuzotter liegen die Werte von eta_P so von 91,7% ( Quest oder c_m = 1.09 im kreuzotter-Programm ) bis etwa 98%. ( cm = 1.02 )
Kommen die von solchen Messungen? @Axel-H oder die Profis hier : Habt ihr Werte dazu für den Milan / DF / A7 ?
cr oder zumindest relative Werte ( von verschiedenen Reifen / Belägen, ..) von cr könnten wir vielleicht selbst mit Rolltests mit niedrigen v bestimmen...
crv wird schwierig... aber wenn wir die realistischen Bereiche für die wichtigen Parameter ( cr, cw (v), , eta_P)
alles gut experimentell bestimmt haben bzw. den Bereich abgesteckt haben, dann fitten wir einfach die Daten inklusive cr_dyn an die Kurven
und gucken was so rauskommt.. Wahrscheinlich werden wir sehen, dass das ganze Modell schrott ist und es auf die Mondkonstellation - Neumond / Vollmond / Halbmond - oder ob die Produktionsnummer ungeradzahlig ist, ankommt.. .. Nein, ich bin Zweckpessimist, schaunmermal..

Schöne Grüße,

Schaltnix

 

[Schaltnix]

p5.js sagt mir überhaupt nichts.

Ich wollte interaktive Diagramme haben, und habe deshalb vor ca. 2 Jahren nach entsprechenden Frameworks gesucht. Es sollte einfach im Browser laufen, daher Javascript, einen halbwegs einfachen und eleganten Eindruck machen, Open Source sein, und aktiv weiterentwickelt werden. Da habe ich ein paar wenige gefunden, und mich für Chart.js entschieden.

Ich habe mich dann dort eingearbeitet, und ausgehend von einem einfachen Beispiel immer mehr Dinge hinzugefügt, bis es so war, wie ich es wollte. Also v.a. welche Einstellungen meinen Anwendungsbereichen entsprechen, und wie man z.B. Tastaturbedienung hinzufügen kann, oder interaktive Eingabemöglichkeiten.

Ich bin eben eher der Techniker, der die Dinge so einfach und damit effizient/schnell wie möglich halten will. Also keine komplizierten Javascript-Frameworks, sondern nur Chart.js und nacktes Javascript.

Und zu deinen Feature-Wünschen mit Chart.js:

• Koordinatensysteme: kein Problem; man kann beliebig viele Achsen definieren und Datensätzen verschiedene Achsen zuweisen; so habe ich z.B. je eine y-Achse für Leistung, Geschwindigkeit und Höhe. Eigentlich sogar zwei Leistungs-Achsen, damit in jeder die entsprechenden Kurven gestapelt werden können.
• Kurven: lassen sich ziemlich flexibel formatieren, z.B. Farbe, Füllung darunter, gestrichelt (Muster definierbar); auch Glättung und Animation ist möglich (habe ich alles ausgeschaltet => höhere Performance)
• Fehlerbalken: glaube nicht, dass das so einfach möglich ist; aber man könnte z.B. bei einem Liniendiagramm eine Kurvenschar machen, also die Min-/Max-Werte durch zwei zusätzliche dünne Kurven angeben, und vielleicht noch den Bereich möglicher Werte entsprechend semitransparent füllen
• Tooltips: die lassen sich ziemlich frei gestalten; man kann sie komplett selber gestalten, oder die Voreinstellungen nehmen und über Callbacks Einfluss darauf nehmen, wie die einzelnen Elemente dargestellt werden (z.B. Zahlen formatieren, Prozentzahlen hinzufügen, nicht gesetzte Elemente rausfiltern etc.)

Habe ich ja auch nicht. (Die Datei hat die Endung PHP, aber bisher verwende ich es noch nicht.) Für manche Dinge geht es aber nicht ohne eine serverseitige Komponente, z.B. die Konvertierung von Leistungsmesser-Daten.

@Christoph Moder : chart.js ? Danke!! Du bist super! Das hilft echt! Gerade wo man 1000 Sachen einbauen möchte wie cw ( v) und P(t) und
beliebige Profile und v_wind... und und ... ist Geogebra echt nix... Es fehlt da an elementaren Kontrollstrukturen und es wird schnell sehr langsam...Für den Überblick wie gesagt und um eine Idee von den Dimensionen zu bekommen - was spielt bei welchen Geschwindigkeiten eine Rolle und was nicht so sehr, ist meine Geogebra-Anwendung ja zu gebrauchen, wenn wir aber demnächst mehr Daten bekommen, brauchen wir sowas, was Du gemacht hast...

Wichtig oder schön wäre es, wenn man gucken könnte, ob
gewissermaßen das Rungekutta-Verfahren zu den selben Ergebnissen führt wie sozusagen Dein "direktes" Schritt-für-Schritt-Verfahren...
Wenn wir das wissen, können wir nämlich uns darauf konzentrieren Dein Programm auszubauen! bzw. Du oder Du gibst bestimmte Programmteile als Modul ab...

Schöne Grüße,

Schaltnix

PS : Ich finde PHP gräßlich...

 

[Schaltnix]

Nach deinen einleitenden Worten wird das Bild bei 0:59 dunkler, das Video steht und lässt sich nicht weiter anschauen.
Sowas habe ich noch nie gehabt.
Edit: Auf YT direkt konnte ich es sehen. Dynamischer Luftwiderstandsbeiwert wäre toll - hast du da Formeln? Hast du auch daran gedacht, wie die Drehmasse der Räder für den Laien eingebracht werden kann?

@labella-baron : Formeln für cw(v)... ahem.. ja, ich habe eine Vorstellung von Messungen davon..... wird bald veröffentlicht...

Drehmasse der Räder : Nein, das Trägheitsmoment habe ich nicht mit reingerechnet, aber das spielt, wenn überhaupt nur für extreme Beschleunigungen eine Rolle, die für uns keine Rolle spielen... ( Ich habe das mal für mein Auto durchgerechnet und kam da zumindest zu dem Ergebnis, dass rotierende Massen für Geradeausfahrten keine Rolle spielen - DAS gilt natürlich NICHT für Kurvenfahrten, wo sehr viel eingefedert wird, in diesen Fällen rechnet man mit deutlich größeren Einfluss!! ) .. Bei Fahrrädern ist der Einfluss von Gewicht wohl relativ größer, aber so
SCHÄTZE ( schätzen heisst nicht wissen... ) spielt überhaupt keine Rolle für die Endgeschwindigkeit und für das Beschleunigungsverhalten für unsere Fälle... auch das müsste man man eigentlich mal vorrechnen.. stimmt schon.. Ich mach mich aber erstmal an die Umprogrammierung für cw(v).... und dem Steigungsprofil..

Schöne Grüße,

Schalnix

 

[labella-baron]

Bei Fahrrädern ist der Einfluss von Gewicht wohl relativ größer, aber so
SCHÄTZE ( schätzen heisst nicht wissen... )

Wenn das gilt, dann wäre es ja für jeden relativ einfach zu ermitteln:

Letzteres ist genau der Grund, warum man vereinfacht sagt, dass beim Laufrad das Gewicht doppelt zählen würde. (Ich bin mal beim Nachrechnen drauf gekommen, kannte den Begriff Rollersatzmasse noch gar nicht.)

 

[Schaltnix]

@labella-baron : Es ist schon sehr spät.. aber ich versuche es mal :

Es geht ja um das Trägheitsmoment J: Nimm als grobes Modell das Trägheitsmoment eines Kreisringes, also eines Volltorus:

J = m*(3/4 r^2 + R^2 ) m : Masse des Torus, r : Radius des Torusringes, R : Radius vom Mittelpunkt Torus bis Mittelpunkt Ring.

Erste Näherung für drei Räder : r << R ==> J = 3* m * R^2 = 3*0.5Kg * 0.3^2 m^2 = 0.135 kg*m^2

die "3" wegen drei Räder, die 0.5 weil ich die Masse der Felge + Reifen auf 0.5kg schätze, die 0.3 als Radius für das Rad ( ungefääähr..

Die sogenannte reduzierte Masse ist dann : m_red = m_Velo + J / r^2_dyn = 24kg + 1.5kg = 25.5kg..

Also 1.5kg bei der Beschleunigung... Das sollte / könnte ich noch einbauen! Danke!

Für die Endgeschwindigkeit macht das natürlich nix, da die Winkelbeschleunigung da ja Null ist. Und die 1.5kg auch nicht die Rollreibung erhöhen..

Ich habs gerad hier und jetzt mal auf die ganz Schnelle in 5 Minuten abgeschätzt..

Liebe Ingenieure hier im Forum, ich bitte um Nachtsicht, wenn ich hier gerad Schmarrn rechne..

Gibt es aber vielleicht jemanden, der das bestätigt oder korrigiert? Merci!

Schöne Grüße,

Schaltnix

 

[Dan]

Updated mich mal! Wie kommt ihr darauf, dass cw mit zunehmender Geschwindigkeit abnimmt?
Cw an sich ist doch schon eine Krücke und beschreibt eigentlich nur ein 2-dimensionales Objekt in turbulenter Strömung halbwegs richtig.
Um was Realeres zu bekommen muss man den umströmten Körper etwas aufdröseln und mit einer Art FEM Methode* (hab den Namen vergessen findet man in der Doku zum X-Plane Flugsimulator) an vielen Punkten die Strömung betrachten ob sie laminar oder turbulent ist-Stichwort Reynoldszahl. Vereinfacht ist anzunehmen, dass in langsamer Fahrt größere Teile des VMs laminar umströmt werden, als in schneller Fahrt. Dort sind die Fahrwiderstände nur linear von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig aber auch von der umströmten Fläche, bei turbulenter dann quadratisch.
Will sagen wenn du mit cw rechnest nimmt der für niedrige v ab!
Da das* mit unseren Mitteln nicht geht wäre es eher sinnvoll statistisch-experimentell eine Exponenten für den Luftwiderstand des jeweiligen VMs zu ermitteln, der genau das ausdrückt/rechnerisch bewirkt.

 

[labella-baron]

Will sagen wenn du mit cw rechnest nimmt der für niedrige v ab!

Guckst du

 

[labella-baron]

Liebe Ingenieure hier im Forum, ich bitte um Nachtsicht, wenn ich hier gerad Schmarrn rechne..

Ich denke das stimmt in etwa schon.
Einfachere Betrachtung: Wenn mit dem Vm die Laufradachse beschleunigt wird, so geht deren Masse einfach ein.
Da aber die Reifenmasse ganz oben den doppelten Abstand zur Fahrbahn hat, wird sie doppelt so stark beschleunigt.

 

[Schaltnix]

@Dan in aller Kürze - weil schon spät - dieser Effekt, so hört man, wurde wiederholt bei verschiedenen Windkanalexperimenten gemessen..

Zur Theorie : Es geht ja um die Geschwindigkeits und Größenabhängige überkritische Reynoldzahl, .. Mehr am Beispiel von Kugeln und Fussbällen findest Du z.B. in folgender Dissertation :

https://d-nb.info/999183419/34

Beachte insbesondere die Seite 94ff..

Schöne Grüße,

Schaltnix

 

[Christoph Moder]

die "3" wegen drei Räder, die 0.5 weil ich die Masse der Felge + Reifen auf 0.5kg schätze, die 0.3 als Radius für das Rad ( ungefääähr..

Das ist zu wenig. Bei meinen Vorderrädern komme ich auf 800 bzw. 900 g pro Vorderrad (altes Vorderrad bzw. Highend-Version), und mit Reifen entsprechend auf 1000 bis 1100 g. Und das Hinterrad dürfte eher noch etwas schwerer sein, vermute ich.

Also 1.5kg bei der Beschleunigung... Das sollte / könnte ich noch einbauen! Danke!

Ja, das sollte ich auch noch einbauen. Erhöht schließlich auch die kinetische Energie, ohne die Auflast zu erhöhen.

Updated mich mal! Wie kommt ihr darauf, dass cw mit zunehmender Geschwindigkeit abnimmt?

Ich habe die Grundlagen hier ganz grob beschrieben.

Es wird auf jeden Fall auf Folgendes hinauslaufen.. Institute mit Windkanal / Informatik und virtuelle Windkanäle werden uns cw-Werte sicherlich zeitnah für die verschiedenen Velomobile liefern... und zwar erstmal für Anströmung von vorne... ( und natürlich unnatürlichen Bedingungen.. aber immerhin.. es wird uns schon verraten wo die Reise etwa hingeht ). Das Ergebnis wird eine Tabelle sein, wo man sehen kann wie sehr der cw-Wert mit zunehmender Geschwindigkeit abnimmt... Selbst, wenn die Absolutwerte gar nicht stimmen, so kann man zumindest aus den relativen Verläufen zwischen den Velomobilen der cw-Werte versus der Geschwindigkeit diese Information nutzen, um das 1. das Kreuzottermodell zu erweitern / zu verbessern, 2. die Lage der Absolutwerte von cw aus Fahr/Rolltests bei hohen Geschwindigkeiten bestimmen.

Ja ... schaun wir mal. Bisher gab es noch keine offiziellen Windkanalmessungen. Die letzte Messung wurde ausdrücklich als „vorläufig“ beschrieben. Prof. Falk Klinge scheint aber an dem Thema dran zu sein.

Es ist ja wichtig eine Idee zu bekommen 1) wie viel an Effizienzverbesserung für Vortrieb möglich ist und was bringt es an Geschwindigkeit, ebenso bei der Rollreibung... und dann kann man mit dem Modell auch sehen wie viel etwa 10% an cw-Wert-Verbesserung bringt.

Genau.

An die Techniker hier : Wie wird die Effizienz ( eta_P) gemessen ? Leistung einmal an der Kurbel gemessen und einmal an der Nabe? und dann vergleichen? @Fritz erwähnt, dass es solche Kombis an Leistungsmessern hier schon gab?

Ja, das hatten @Best-Maffi und @Delta Hotel mal gemacht; im dortigen Thread gibt es auch eine erste Auswertung. Idealerweise würden sie die Messung noch einmal sauber auf der Rolle wiederholen, statt in einer Testfahrt, wo man die unterschiedlichen Fahrzustände via Data Mining herausfinden muss.

Bei Kreuzotter liegen die Werte von eta_P so von 91,7% ( Quest oder c_m = 1.09 im kreuzotter-Programm ) bis etwa 98%. ( cm = 1.02 )
Kommen die von solchen Messungen? @Axel-H oder die Profis hier : Habt ihr Werte dazu für den Milan / DF / A7 ?

Nein. Keine Ahnung, wie die Daten zustande gekommen sind. Das hatte Walter Zorn gemacht, muss vor 20 Jahren oder so gewesen sein. Angeblich wurde dafür z.T. ein Leistungsmesser verwendet (müssen damals die ersten verfügbaren Leistungsmesser gewesen sein). Und das Quest war ein damaliges Modell, vermutlich mit Zwischengetriebe, nicht ganz mit den heutigen Fahrzeugen zu vergleichen.

D.h. niemand kennt die zugrundeliegenden Messungen; aber nachdem das, was Walter Zorn gemacht hatte, schon Hand und Fuß hat, vertraue ich diesen Angaben (zumindest von der Größenordnung her).

crv wird schwierig... aber wenn wir die realistischen Bereiche für die wichtigen Parameter ( cr, cw (v), , eta_P)

Das hatte @carbono mal auf einem Rollenprüfstand gemessen; hier der Thread, hier seine Webseite.

gewissermaßen das Rungekutta-Verfahren zu den selben Ergebnissen führt wie sozusagen Dein "direktes" Schritt-für-Schritt-Verfahren...

Ja, gerne! Ich denke schon, dass meine grundsätzliche Berechnung richtig ist, schließlich liefert sie plausible und in sich konsistente Ergebnisse. Interessant wird es dort, wo es bei mir momentan noch Probleme mit der Konvergenz gibt – solange das aber bei völlig realitätsfernen Fahrzuständen auftritt, habe ich kein Problem.
Ich muss mir aber mal Zeit nehmen, deinen Algorithmus genau anzuschauen.

Wenn wir das wissen, können wir nämlich uns darauf konzentrieren Dein Programm auszubauen! bzw. Du oder Du gibst bestimmte Programmteile als Modul ab...

Hatte auch schon mal überlegt, das zu modularisieren; aber erst einmal habe ich zwischen meiner Powermeter-Analyse und dem VM-Simulator vieles kopiert und abgeändert – wenn es halbwegs endgültig ist, kann man sich mal überlegen, was man wie auslagern könnte.

PS : Ich finde PHP gräßlich...

Kommt wohl darauf an, wie man es benutzt. Es war ja ursprünglich als reine Template-Sprache gedacht; und dafür finde ich es auch recht gut (also HTML-Seite schreiben, und an ein paar wenigen Stellen dynamischen Inhalt einfügen). Aber dann haben Leute angefangen, gigantische Anwendungen damit zu schreiben, wo sich rächt, dass es nie eine sauber geplante Sprache war, sondern immer wieder was dazugebastelt wurde. Aber AFAIK hat sich das in den neuen Versionen deutlich gebessert, da wurde viel aufgeräumt. Ich denke, solange man es einfach hält, macht man damit nichts falsch.

 

[Delta Hotel]

Ja, das hatten @Best-Maffi und @Delta Hotel mal gemacht; im dortigen Thread gibt es auch eine erste Auswertung. Idealerweise würden sie die Messung noch einmal sauber auf der Rolle wiederholen, statt in einer Testfahrt, wo man die unterschiedlichen Fahrzustände via Data Mining herausfinden muss.

Wir arbeiten dran, der @Best-Maffi hat noch einen anderen Test vor und wird sich danach sicherlich bei mir auf der Rolle einfinden.
Aktuell überlegen wir noch ob und wie wir die bremsen um etwas mehr Wiederstand zu erzeugen.

Wie so oft im Leben gibt es immer noch so viele anderen Dinge zu erledigen und es ist ja nur ein Hobby

 

[Schaltnix]

Das ist zu wenig. Bei meinen Vorderrädern komme ich auf 800 bzw. 900 g pro Vorderrad (altes Vorderrad bzw. Highend-Version), und mit Reifen entsprechend auf 1000 bis 1100 g. Und das Hinterrad dürfte eher noch etwas schwerer sein, vermute ich.

Ja, das sollte ich auch noch einbauen. Erhöht schließlich auch die kinetische Energie, ohne die Auflast zu erhöhen.

Ich habe die Grundlagen hier ganz grob beschrieben.

Ja ... schaun wir mal. Bisher gab es noch keine offiziellen Windkanalmessungen. Die letzte Messung wurde ausdrücklich als „vorläufig“ beschrieben. Prof. Falk Klinge scheint aber an dem Thema dran zu sein.

Genau.

Ja, das hatten @Best-Maffi und @Delta Hotel mal gemacht; im dortigen Thread gibt es auch eine erste Auswertung. Idealerweise würden sie die Messung noch einmal sauber auf der Rolle wiederholen, statt in einer Testfahrt, wo man die unterschiedlichen Fahrzustände via Data Mining herausfinden muss.

Nein. Keine Ahnung, wie die Daten zustande gekommen sind. Das hatte Walter Zorn gemacht, muss vor 20 Jahren oder so gewesen sein. Angeblich wurde dafür z.T. ein Leistungsmesser verwendet (müssen damals die ersten verfügbaren Leistungsmesser gewesen sein). Und das Quest war ein damaliges Modell, vermutlich mit Zwischengetriebe, nicht ganz mit den heutigen Fahrzeugen zu vergleichen.

D.h. niemand kennt die zugrundeliegenden Messungen; aber nachdem das, was Walter Zorn gemacht hatte, schon Hand und Fuß hat, vertraue ich diesen Angaben (zumindest von der Größenordnung her).

Das hatte @carbono mal auf einem Rollenprüfstand gemessen; hier der Thread, hier seine Webseite.

Ja, gerne! Ich denke schon, dass meine grundsätzliche Berechnung richtig ist, schließlich liefert sie plausible und in sich konsistente Ergebnisse. Interessant wird es dort, wo es bei mir momentan noch Probleme mit der Konvergenz gibt – solange das aber bei völlig realitätsfernen Fahrzuständen auftritt, habe ich kein Problem.
Ich muss mir aber mal Zeit nehmen, deinen Algorithmus genau anzuschauen.

Hatte auch schon mal überlegt, das zu modularisieren; aber erst einmal habe ich zwischen meiner Powermeter-Analyse und dem VM-Simulator vieles kopiert und abgeändert – wenn es halbwegs endgültig ist, kann man sich mal überlegen, was man wie auslagern könnte.

Kommt wohl darauf an, wie man es benutzt. Es war ja ursprünglich als reine Template-Sprache gedacht; und dafür finde ich es auch recht gut (also HTML-Seite schreiben, und an ein paar wenigen Stellen dynamischen Inhalt einfügen). Aber dann haben Leute angefangen, gigantische Anwendungen damit zu schreiben, wo sich rächt, dass es nie eine sauber geplante Sprache war, sondern immer wieder was dazugebastelt wurde. Aber AFAIK hat sich das in den neuen Versionen deutlich gebessert, da wurde viel aufgeräumt. Ich denke, solange man es einfach hält, macht man damit nichts falsch.

@Christoph Moder : Danke, mal wieder eine tolle Zusammenstellung der wichtigen Informationen!

"Mein" Algorithmus : Ich habe da gar nicht denken müssen, da Geogebra mir alles geschenkt hat : Siehe z.B. unter

Google-Suche : "Geogebra , Befehl nlöseDgl" oder

NLöseDgl (Befehl) – GeoGebra Manual

wiki.geogebra.org

Und die Anwendung wurde mir sogar vorgegeben :
Beispiel Pendel ( 3. Beispiel/ganz unten ) . Man macht aus der DGL. 2. Ordnung, ein System von DGL 1. Ordnung und löst die jeweils (verschachtelt mit dem
Runge-Kutta-Verfahren). Das Runge-Kutta-Verfahren ist für viele Zwecke ja sehr effektiv. "Unsere Funktionen (y'') verhalten sich soo gutmütig, dass ich da keine Probleme sehe und ich erwarten würde, dass man genau das, was Du gemacht hast, auch genau genug ist...

Gewichte von den Reifen/Felgen... : um die 800g ?? Ahh! wow...Aaahh.. ich habe keine Ahnung, was die Dinger wiegen... ich habe das nur grob geschätzt, natürlich auch die geschätzte Nabenmasse / Trommelbremsenmasse abgezogen... Ich muss meine mal wiegen, wenn ich wieder zu Hause bin... gefühlt sind die ja federleicht... Hmmm... Gibt es im Velomobilbereich eigentlich auch Räder mit Carbonfelge ?

 

[Dan]

Zur Theorie : Es geht ja um die Geschwindigkeits und Größenabhängige überkritische Reynoldzahl...

genau das hatte ich ja in Frage gestellt! das VM ist ja bei langsamen Geschwindigkeiten in grober Näherung ein Strömungskörper,
und je schneller die Luft strömt an um so mehr Kanten etc. wird das Ganze überkritisch und wirklich turbulent,
und gerade in Los- oder Ausrollversuchen wird das VM nach meiner Meinung einige Zeit/Strecke im Zwischenbereich verbringen.
Dass das VM in guter Näherung ein Fußball oder eine Kugel ist, glaub ich jetzt nicht, und so hast du deinen Verweis auch sicher nicht gemeint...
Das ganze System hinkt schon an der Stelle, dass man klassisch zur Betrachtung des VMs als Strömungskörper bei laminarer Strömung die Länge als Bezug für die Reynoldszahl, und bei turbulenter Strömung die Breite nehmen sollte.

 

[Dan]

Wenn mein Excel nicht falsch geht erreicht das ganze VM den Beginn des Abfalls in diesem Diagramm:

bei 25km/h und das Ende des Abfalls bei 32-36km/h, wenn es eine Kugel wäre (Diagramm)
die Reynoldszahlen hab ich mit einem gleichwertigen Durchmesser von 0,69m errechnet...
das könnte man dann schon in sehr guter Näherung mit 2 Cw-Werten (und linearer Interpolation in diesem Bereich) rechnen, wenn es denn eine Kugel wäre.
Ich hätte angenommen eine "flüssigere" Näherung zu bekommen, wenn man die Verlustleistung mit einer Formel analog
Pda=rho/2 * v * ( CwL * L * v + CwT * A * v^exp) bestimmen kann,
da braucht man "nur" für jedes Fahrzeug den laminaren Verlustbeiwert CwL, den turbulenten Verlustbeiwert CwT und den spezifischen Exponenten (der quasi das Absinken des klassischen Cw-Wertes abbildet)
Naja, wenn's so einfach wäre, gäbe es das schon... ;-)

 

[Kurbel]

Das ganze System hinkt schon an der Stelle, dass man klassisch zur Betrachtung des VMs als Strömungskörper bei laminarer Strömung die Länge als Bezug für die Reynoldszahl, und bei turbulenter Strömung die Breite nehmen sollte.

Gibt ja immer einen gewissen laminaren Anteil, aber bei schlanken Körpern, zu denen ich moderne VMe zähle, würde ich sowieso nie auf die Idee kommen, die Breite als Bezugsgröße für die Re-Zahl nehmen. Denn charakteristisch ist ja die Lauflänge entlang der Körperoberfläche, ganz egal, ob die Grenzschicht nun lokal laminar oder turbulent ist.

Dort sind die Fahrwiderstände nur linear von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig aber auch von der umströmten Fläche, bei turbulenter dann quadratisch.
Will sagen wenn du mit cw rechnest nimmt der für niedrige v ab!

Das habe ich so noch nie gehört. Bei Langsamfahrttypischen kleineren Re-Zahlen wird die laminare Lauflänge zwar größer sein, aber Ablöseblasen werden ebenfalls eine größere Rolle spielen und die tun ggf. deutlich mehr weh, als etwas mehr Anteil turbulenter Grenzschicht.
Bei den meisten Anwendungen in unserem Re-Zahlbereich (ca. bis zu 3 Mio.) ist es doch eher so, dass mehr Re-Zahl weniger cw bedeutet. Darüber wirds irgendwann tendenziell tatsächlich schlechter, weil der Laminaranteil zwangsweise geringer wird, so z.B. bei Airbus und co.

Wenn man keine genaueren Daten hat, tut man schon gut daran, den cw als konstant anzunehmen.

@Dan , du nimmst echt ne Kugel stellvertretend fürs Re-Zahlverhalten eines VMs her?