Aerodynamik bei Seitenwind für Vortrieb

Ist doch eindeutig, wenn @RRadler schreibt "Die letzten 2 km heim bin ich geschlichen" . Wer schleicht schon gerne. Ich hab lieber Seitenwind, der möglichst wenig stört und ich in Ruhe treten kann. :)
 
Muss man halt optimieren.
Für die extrem kurzen Momente, wo ich das nutzen kann, lohnt die Zeit dafür einfach nicht. Es mag reizvoll erscheinen, aber ich denke der tatsächliche Nutzen täuscht. Da trainiere ich lieber in der Zeit und hab durch das Training 10-20-30 % mehr Leistung und das bringt mir ständig und immerzu deutlich mehr, als in seltenen Fällen ein bisschen segeln.
 
... aber wenn einer die Zeit investiert und herausfindet wie's geht, können alle anderen abschauen :)
 
Das stimmt nur zum Teil. Der altersbedingte Abbau wurde bei Marathonläufern über viele Jahre beobachtet und betrug nur 1% jährlich. Schaffe ich aktuell 280 W als Stundenleistung, dann würde ich demnach 2044 immer noch mit 217 Watt unterwegs sein - so Gott will. ;) Das werde ich aber nicht durch Nachdenken über Segeleffekte erreichen, sondern nur durch Training. :whistle: Im Gegenteil werden mir Passiv-Antriebe jeglicher Art eher das Training und die Fitness zerschießen.
 
Dann könnten ja meine Winglets doch was bringen um die Unter- und vorallem die Überströmung von Luv nach Lee zu verringern und die Luft nach hinten zu lenken.

Noch besser wäre es, wenn die gesamte VM-Oberfläche so strukturiert wäre, dass sie die Strömung quer zur Fahrtrichtung erschwert:
Daran anknüpfend habe ich jetzt mal folgende "Oberflächen" beschafft:
Rillenseite.jpg glatte Seite.jpg

Der gesamte Versuchsaufbau:
Versuchsaufbau.jpg

Der Versuch im Video.

Vermutlich kann man es nur schwer erkennen, da ihr wohl das Video nicht vergrößert anschauen könnt. Dann dürft ihr mit trotzdem glauben, dass die Auslenkung von 154mm in Ruhe auf 166mm bei der glatten Oberfläche beträgt.
Bei den "Rillen" in Strömmungsrichtung sind es 163mm und
mit den Rillen quer zur Strömmungsrichtung 164mm.

Was besagt das nun?
 
Das die Rillen Energie schlucken wie die Buhnen an einem Fluß? Vielleicht solltest Du zur Sicherheit den Schraubstock auf eine feinfühlige Waage stellen, ob er "leichter" wird beim Rillenanblasen. Dann würde sich nämlich der Widerstand in Fahrtrichtung erhöhen.
 
Vielleicht solltest Du zur Sicherheit den Schraubstock auf eine feinfühlige Waage stellen, ob er "leichter" wird beim Rillenanblasen.
Mit einer Waage mit 1g-Teilung wollte ich es ursprünglich messen - aber die Kräfte sind so gering, dass sie in der Messgenauigkeit untergingen. Somit bin ich auf dieses Messverfahren gekommen.
Der "Prüf-Kühlkörper" wiegt 150g und ich denke, dass ich damit durch die Auslenkung noch weniger als ein "Gramm" sichtbar machen kann.
die Auslenkung von 154mm in Ruhe auf 166mm bei der glatten Oberfläche beträgt.
Bei den "Rillen" in Strömungsrichtung sind es 163mm und
mit den Rillen quer zur Strömungsrichtung 164mm
Mich wundert halt, dass die Anströmung der glatten Seite eine größere Kraft erzeugt als bei den Rillen quer zur Strömung.
Natürlich ist dies denkbar, wenn die Strömung dabei weniger Turbulenzen erzeugt.

Heute habe ich versucht dies mit einer Räucherkerze sichtbar zu machen, aber man sieht zu wenig. Ich bräuchte wohl so ein Dräger-Rauchrörchen.
 
Habe nun die Lamellen des Kühlkörpers gekürzt:
gekürzte Lamellen.jpg
Nun ist der Strömungswiderstand in allen drei Fällen gleich.
Ich hatte das schon befürchtet, dass der Widerstand durch den Staudruck alles überlagert.

So lässt sich ein von der Strömungsrichtung abhängiger Luftreibungswiderstand also nicht feststellen. Die Fläche ist zu klein.
 
Ich habe jetzt mal versucht abzuschätzen wieviel Kraft für die Oberflächenreibung notwendig ist und bin in Wikipedia auf den Schubspannungswiderstand gestoßen.
Wenn ich dort eine Platte mit einem Meter Breite, 2,5m Länge und Eta für Luft 17,1Ns/m^2 rechne, komme ich bei einer Geschwindigkeit von 15m/s auf ca. 0,42N.
Interessant auch dort die Aussage
Jede Wand besitzt – auch unter einer turbulenten Grenzschicht – eine viskose Unterschicht (englisch viscous sublayer), früher auch laminare Unterschicht genannt. Erst wenn die Rauigkeit der Wand diese Unterschicht durchstößt, hat sie einen Einfluss auf die Grenzschicht, den Reibungswiderstand und die Strömung. Wenn die Unterschicht die Rauigkeit hingegen vollständig bedeckt, ist die Wand hydraulisch glatt.
Edit: nicht 17,1 sondern 17,1*10^-6Ns/m^2
 
Zuletzt bearbeitet:
Ich habe jetzt mal versucht abzuschätzen wieviel Kraft für die Oberflächenreibung notwendig ist und bin in Wikipedia auf den Schubspannungswiderstand gestoßen.

Allgemein zu Fachliteratur: Nachgedruckt und kostenlos zu haben sind die Göttinger Klassiker der Strömungsmechanik:
https://www.univerlag.uni-goettingen.de/handle/3/Goettingen_classical_fluid_mechanics_series

Zitat aus dem Vorwort zum Band "Abriß der Strömungslehre":
[...] Warum also der Nachdruck des nunmehr 85 Jahre alten Vorläufers dieses Klassikers [...] Die Antwort auf diese Frage liegt in der einzigartigen Fähigkeit Ludwig Prandtls, komplizierte physikalische Sachverhalte knapp und präzise in einer klaren, schnörkellosen Sprache darzustellen, ohne sich dabei komplizierter mathematischer Ableitungen zu bedienen. Der Leser wird so systematisch dazu angeleitet, sich zuerst die wesentlichen physikalischen Mechanismen eines strömungsmechanischen Problems anschaulich klarzumachen, bevor er an dessen mathematische Behandlung geht. Der „Abriß der Strömungslehre“, der die bis heute gültigen Grundlagen der Strömungsmechanik in unübertroffen kompakter Form darstellt, ist die geradezu perfekte Umsetzung dieses didaktischen Prinzips. [...]
 
Ich will jetzt nicht selbst anfangen den Hr. Reynolds nachzulesen, aber die Frage ist vielleicht interessant. Vielleicht hat jemand anderer die Antwort schnell zur Hand:

Wenn man ein VM in einem Strömungskanal abbilden möchte, sollte Baugröße des Modells und Dichte des Mediums vernünftig aufeinander abgestimmt sein.
Nur so werden die Verhältnisse dann vernünftig übertragbar.
Welche Medien und welche Baugröße wäre da brauchbar? Im Idealfall mit Wasser als Medium?
Bis zu welchen Strömungsgeschwindigkeiten?

Gruß, Harald

PS:
Ja, es bleibt immer noch die Unschärfe dass Wasser im Gegensatz zur Luft inkompressibel ist.
Kippt das die ganze Überlegung sowieso?
 
Luft kannst Du als inkompressibel betrachten, bei allem, was sich weit unter Schallgeschwindigkeit bewegt.

Wenn du statt Luft Wasser als Medium nimmst, ist die Re-Zahl dadurch ca. 13 mal so hoch. Das kann man nutzen, um ohne Änderung der Re-Zahl mit kleineren Windkanalmodellen arbeiten zu können.

Demnach kannst du z. B. ein 1:4-Modell in Wasser bei ca. 1/3 der Originalgeschwindigkeit umströmen lassen und hast dann etwa die gleich Re-Zahl, wie das echte Velomobil in Luft.
 
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Wenn du statt Luft Wasser als Medium nimmst, ist die Re-Zahl dadurch ca. 13 mal so hoch.
Nanu, ich bin hier bei Wasser, 20° von einer Viskosität von ca. 1 mPa*s ausgegangen und weiter unten steht dort für Luft 0,0171 mPa*s. Das wäre der Faktor 58.
Wo habe ich da jetzt schon wieder einen Verständnisfehler?

Edit: Ah ich glaube ich habs: Es geht um
Die kinematische Viskosität ν des Fluids unterscheidet sich von der dynamischen Viskosität η = ν ρ durch den Faktor ρ.
Wasser ist ca. 800 mal so dicht wie Luft, also 800:58 ~= 13.
 
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Habs nicht nachgerechnet, Faktor 13 war ein Faustformelwert aus der Erinnerung.

Hast Du sauber unterschieden zwischen Viskosität, kinematischer Viskosität und dynamischer Viskosität?
 
Es gibt noch ne Reihe gewichtiger Unterschiede. Wasser hat eine Oberflächenspannung, ein Benetzungsverhalten, haftet an Oberflächen... Luft nicht.
Weiter wird bei allen windkanal- oder wellenkanalähnlichen Versuchsaufbauten vernachlässigt, dass sich in der Wirklichkeit zum großen Teil das Fahrzeug bewegt und die Luft verschiedene Anströmrichtungen haben kann (kinetische
Energie) oder sie ruht (Energie und Bewegungsrichtung Null). Im Wind-Wasserkanal ruht das Fahrzeug und die Umströmung besteht aus stark beschleunigter Luft.
 
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