Aerodynamik bei Seitwind für Vortrieb

Dieses Thema im Forum "Velomobile" wurde erstellt von labella-baron, 11.12.2017.

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  1. bumfidel

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    Also macht man einfach nur einen immer heftigeren Elchtest, je schneller man bei böigem Wind geradeauszufahren versucht, bis man die Karre auf die Seite legt?
     
  2. labella-baron

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    Ja, so sehen wir das auf Grund der Messungen am Milan GT im Windkanal o_O
     
  3. bumfidel

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    Achso, die Kraftmessungen stammen nur aus dem Windkanal, und jetzt versuchst Du die in Realität umzurechnen?

    Es wurde also noch keine Erhöhung der gesamten Seitenkräfte bei steigender Geschindigkeit während der Fahrt mit Seitenwind gemessen, sondern einfach nur Handlingsprobleme erfahren?
     
  4. Kurbel

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    Stimmt, hab mich verrechnet!
    Nee, das past so schon.
    Als Volltext: Gegenwindkomponente aus Sicht des VMs ist die Summe aus der Fahrgeschwindigkeit des VMs und der Gegenwindkomponente gegenüber Grund.

    Ich glaube das macht es am Ende nur zusätzlich schlimmer. Aber die Seitenkraft steigt ziemlich sicher mit der Fahrgeschwindigkeit. Lastigkeitsänderungen durch vor und zurückspringenden "Windangriffspunkt" kommen dann halt noch dazu.
     
  5. labella-baron

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    Der Sinus von 112° ist aber nicht negativ, wenn ich in der Schule aufgepasst habe - oder wie meinst du das :confused:
     
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  6. Kurbel

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    Hast völlig Recht, hatte ich vertauscht. :whistle:
     
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  7. Kurbel

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    Hi @labella-baron,

    um noch mal zur Karmanschen Wirbelstraße zu kommen. Die wird ja gerade dadurch angefacht, dass der Ablösepunkt der Strömung (bzw. die Ablöseslinie) auf beiden Seiten des Körpers wechselseitig vor- und zurückspringt. Der kreisförmige Querschnitt eines umströmten Zylinders (Schornstein, Spanndraht, Fernsehturm, Wäscheleine, Fahnenmast, etc.) begünstigt das.

    Abrisskanten können da helfen, den Ort des Ablösens festzuhalten. Man kann z. B. statt des Kreisquerschnitts ein Vieleck (Sechseck, Achteck, (2+n)-Eck) draus machen, um die Ausbildung der Wirbel zu stören.

    Die Wirbelachsen der Wirbelstraße und die Körperachse sind parallel zueinander und man kann diese achsenparallelen Hin- und Her-Wirbel stören, indem man kontinuierliche Längswirbel anreißt, deren Achsen also parallel zur Strömung liegen. Das macht man an Türmen häufig so: https://de.wikipedia.org/wiki/Scruton-Wendel
    Bei Türmen bei denen die Wirbelstraßenfrequenz und Biegeeigenfrequenz des Turmes zu einer Resonanz führen können, ist das evtl. wichtig für die Standsicherheit.

    Eine andere Anwendung des gleichen Prinzips sind Serrations an den Hinterkanten von Rotorblättern von Windenergieanlagen. Das sind gezackte Hinterkanten, durch die Längswirbel angerissen werden. Da die Karmansche Wirbelstraße recht geordnet mit einer gewissen Frequenz schwingt, trägt sie zum Geräusch der WEA bei und die Serrations sind eine Möglichkeit diese Geräusche zu minimieren. Schaut bei jüngeren WEAs mal genau hin, sehr viele haben das an der Rotorblatthinterkante im äußeren Teil des Blattes. https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:EnerconRotorblattHinterkantenkamm_2018-04-30.jpg
     
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  8. labella-baron

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    Pfiffig - sollten wir nun auch ein Zackenheck machen :eek:

    Zu den Stormstrips:
    Es wird doch bei Turbulator-Drähten diskutiert, dass durch diese die laminare Grenzschicht frühzeitig in eine mikro-turbulente verwandelt wird, welche dann länger der Kontur folgt und so das abreißen der Hauptströmung verhindert oder verzögert.
    Könnte dies nicht auch für weniger Störung sorgen - und trotzdem die Vortriebskraft erhalten (y)
     
  9. Kurbel

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    Das gezielte Anschubbsen einer turbulenten Grenzschicht kann ein längeres Anliegen der Strömung bewirken, ja. Ob das die Wirkungsweise beim Stormstrip ist, da bin ich mir keineswegs sicher.
    Genauso kann es sein, dass das Abreißen an der Kante hilft, die Luftkräfte klein zu halten.

    Sollte es aber stimmen, dass der Stromstrip nicht zum Ablösen, sondern Anliegen der Strömung führt, dann wird der Vorteil wohl darin liegen, dass damit plötzlich herumspringende Ablöseblasen verhindert werden. Die Reaktion auf eine Böe würde dann vermutlich weniger unberechenbar.

    Die Berichte, nach denen schon eine dünne Perlonschnur die Seitenböenempfindlichkeit verringert haben soll, sprechen eher für Deine These.

    Man müsste mal™ mit Wollfäden auf der "Motorhaube" und Kamera von der Kopfhutze drauf gerichtet, mal mit, mal ohne Stormstrips durch böigen Seitenwind fahren. Die Wollfäden sollten nur auf der Leeseite der "Motorhaube" kleben, damit sie nicht selbst verfrühte Turbulenz erzwingen. Dann ließe sich unter guten Bedingungen hoffentlich sehen, ob es mit Stormstrip eher ablöst, oder eben gerade nicht.
     
  10. labella-baron

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    Würde es was bringen ein Band zu kleben wie z.B. ein Lenkerband oder ein Präge-Beschriftungsband?
    Eventuell sogar quer?
     
  11. Kurbel

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    Mit welchen Ziel genau?
    Weniger Seitenwindempfindlichkeit?
    Nachdem einige mit Tesamoll oder sogar einer dünnen Schnur als Stormstrip positive Erfahrungen gesammelt haben, was will man mehr?

    Prägeband ist wahrscheinlich nicht schlecht, wenn man Turbulenz erzwingen will. Ähnlich im Preis, aber schon fertig geprägt gibts Noppenband.
    Turbulator Noppenband eng - 10 m Rolle
     
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  12. labella-baron

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    Zunächst um wie beim Golfball den Luftwiderstand zu verringern und schneller zu werden:
    Und bei Windstärke 4 von der Seite wäre dann die Anströmrichtung bei 50km/h immer noch fast von vorn und man hätte eine längere turbulente Grenzschicht mit weniger ablösenden Wirbeln und somit:
    Na wunderbar: Weißt du wie breit das ca. ist? - Die Noppen haben eine Höhe von 1mm?
     
    Zuletzt bearbeitet: 05.03.2019
  13. Kurbel

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    Ca. 10 mm breit und 0,8 mm hoch. Ob die Höhe reicht, muss man halt schauen. Das teure Zackenband kann man doppelt kleben, wenn man es dicker braucht.

    Aber man muss im Hinterkopf behalten, ein VM ist kein Golfball!
    Re-Zahl und Form sind anders, und damit darf man nicht damit Rechnen, dass etwas am VM was taugt, wenn es das am Golfball tut.

    Es ist nicht klar, ob am VM irgendwo laminare Strömung vorliegt, die es lohnt turbulent zu machen.
     
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  14. labella-baron

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    Schon klar, glücklicherweise fahren wir nicht in einer Kugel :giggle:
    Von daher wird der Luftwiderstand sich nicht um den Faktor vier reduzieren:
    https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Golfballdrag.svg

    Insgesamt kommt ein VM schon dem Rumpf eines Segelflugzeug nahe, insbesondere bei einem Evo-R !
    Für dessen Scheibe wäre natürlich ein weitgehend durchsichtiges Noppenband vorteilhaft.
     
  15. AntoineH

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    Das in der Tat wunderschöne Evo-R ähnelt in der Seitenansicht einem Segelflugrumpf-Vorderteil. Im Querschnitt eher nicht.

    Radkästen und VR vs. vollverkleideten Einziehfahrwerk?

    Quetsch-Strömung VM-Unterseite vs. freier Umströmung beim Segler.

    Speziell beim R und K sind auch Fahrwerks- und Lenkungsverbesserungen von großem Einfluss auf die Seitenwind-Empfindlichkeit.
     
  16. Kurbel

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    Am Rumpf eines Segelflugzeugs wirst Du auch weder Noppenband, noch Zackenband finden. Und einzelne Vortexgeneratoren auch nur an ein paar wenigen Mustern, wo der Rumpf-Flügel-Übergang ungünstig gestaltet ist.

    Nennenswert seitlich angeströmt wird ein Segelflugzeugrumpf auch nur, wenn zusätzlicher Widerstand ausdrücklich erwünscht ist.
     
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  17. labella-baron

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  18. MartinL

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    Ja, exakt. Sie resultiert in der Regel aus einer Umströmung des Fahrzeugs (oben und unten).

    Weil ein Diagonalschnitt im vorderen Teil des Quest z.B. auch Ähnlichkeit mit einem sehr bauchigen Tragflächenprofil hat und es sich gut umströmen lässt, ist der Auftrieb bei dem Modell höher. Ein gleicher Diagonalschnitt beim Milan ergibt generell weniger ein Tragflächenprofil und sieht alle paar Zentimeter durch die Fuß- und Kniebeulen völlig verschieden aus. Damit kann der Wind auftriebstechnisch nix anfangen.

    Mit Abtrieb meine ich alle seitlichen Kräfte, die Vortrieb erzeugen können. Seitenwind am Segel ist ein Beispiel, die Bewegung von (und Anströmung an) Flossen ist ein weiteres, aber auch der seitliche Abdruck beim Skaten/Skilanglauf etc. ist eine Abtriebskraft. Um sie zum Vortrieb nutzen zu können, muss man die Bedingungen entsprechend gestalten (Anstellwinkel optimieren etc.)

    Was dem VM die Räder ist dem Segelboot der Kiel -- selber Effekt. Ohne Kiel würde das Segelboot nur vor dem Wind effizient fahren und ohne Haftreibung würde das VM seitlich von der Piste geblasen werden.

    Vortrieb meint generell Kräfte, die einen Gegenstand vorwärts treiben. Beim VM erzeugt der Antrieb ja auch Vortrieb.

    Weil ein Tadpole-VM in der Draufsicht einem symmetrischen Tragflächenprofil nicht unähnlich ist,
    Lift.jpg
    gibt es bei der Umströmung von der Seite ähnliche Effekte wie an Tragflächen.

    Beim VM besteht das Problem, dass hohe Auftriebskräfte durch die Anströmung auch hohe seitliche Kräfte bedingen, die ein VM schlecht abfangen kann.

    Um die Anströmung mit allen Konsequenzen zu maximieren, ja. Um die Anströmung aus Gründen der Fahrstabilität zu stören, nein.
     
  19. roland65

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    Auf wie vielen Fahrten kommt so etwas vor? Geschätzt unter 0,1 % - dafür optimiere ich nicht und wenn die Entstörung passt und ich nicht versetzt werde, fahre ich da nicht 30-40, sondern 50-60. :) Hatte ich nämlich vor einiger Zeit, aber übel böig und trotzdem mit 50+ gefahren ohne Probleme. Ohne Entstörung sind es dann schnell nur noch 40. :eek:
     
  20. labella-baron

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