Aerodynamik/Rolltest

Daher geht in unseren Bereichen (VM und Hobby-Finanzen) nichts Aussagekräftiges ohne penibel vorbereitete Fahrvergleiche bzw. -messungen
Das leitet wieder über zum Bestreben mit einfachen Mitteln möglichst genau zu messen:
Hierfür nudelt aber meine Kiste entsetzlich und überproportional lange :(
kann sein, dass das plotten bei dem octave mit GUI erheblich länger braucht. Einfach mal mit % auskommemtieren
Das war es anscheinend: Vorallem das Differenz-Audio-Signal mit mehreren Millionen Einzeldaten hat ewig gedauert. Nachdem ich alle überflüssigen plot-Befehle auskommentiert habe, wird das Diagramm jetzt innerhalb von zwei Sekunden gezeichnet :D
 
...genau diese Frage gestellt: Ist der cw-Wert eines Körpers entgegen unserer bisherigen Annahme gar nicht konstant, sondern von der Geschwindigkeit abhängig? Ganz klare Antwort: Ja, der cw-Wert ist nicht konstant, ...

eigentlich wollte ich in diesem Monster-Faden (bisher 1040 Beiträge) nichts hinzufügen, aber warum das alles, ihr müsst doch nur einfach ein wenig herum schauen (-lesen)...

Zur obigen zitierten Feststellung gibt es seit langer Zeit ein sehr spannendes Papier: Schaut euch mal figure 7 / page 9 hier an:

upload_2017-2-1_9-17-22.png

Da bekommt der Begriff "gegen die Wand fahren" aus aerodynamischer Sicht ein eine klare Bedeutung ;-)

Harald Meckelburg
 
Welche Rolle spielt der Kraftanteil durch laminare Strömung? Dieser sollte ja sehr gering sein - ist der wenigstens linear mit der Geschwindigkeit?
So ganz verstehe ich es noch nicht, wieso der Luftwiderstandsanteil bei geringen Geschwindigkeiten bereits quadratisch wächst, wo doch hierbei noch ein viel größerer Anteil laminare Strömung sein müsste :confused:

Wie können wir andere Kennzahlen für Reifen und Karosserien finden?


Das ist der Milan SL mit Haube, die ermittelte Cw-Wert Kurve passt ziemlich genau, Fehler geschätzt max. +-5%. Man kann den Fehler auch genau berechnen. Ich habe deshalb die doppelt logarithmische Darstellung gewählt, damit es rechts in der Darstellung der Kugel besser gesehen wird. In dem Bereich wo ich rechts bei der Kugel den Milan SL mit Haube in blau eingezeichnet habe, spielt sich immer unser VM Dasein ab :

2017_02_01 Cd Milan SL mit Haube.jpg

Die Stirnfläche vom Milan SL mit Haube habe ich aus Wiki mit 0,38 m² genommen. Ist die Länge auch 2,85m oder wie lang ?

Das Bild Cw(v) für die Kugel, da habe ich mir eine von hier rausgesucht.

Brauch jemand das Excel, damit ersichtlich ist, wie ich das aus den Messerten gerechnet habe ? Also wir kommen mit keinem VM in Viskosität für Luft unter Re=100.000, das ist etwa bei 3 km/h und Re=10.000.000 ist etwa 74 km/h. Bei Re=100 ist der laminare Luftwiderstand (F_luft prop. v) etwa dem turbulenten gleich. In diesen Bereich kommt man nur mit kleinen Kugeln und in zähen Medien wie Öl usw.
Wir sind also immer im turbulenten Bereich, nur das eben F_luft durch die starke Cw-Änderung überhaupt nicht proportional v² ist, sondern viel weniger.

Nach meinen Überlegungen ist also alles bisherige Gerede, der Mythos, das die laminare nicht in turbulente umschlagen soll, nicht haltbar - weil wir sehr weit ab von laminarer Strömung sind.

Wäre mal interessant wie die Cw(Re) für ein RR-Fahrer aussieht, ob der eher einer Kugel gleicht :) . Hatten wir eine v(t) von einem RR-Fahrer in Elfershausen ?

Gruß Leonardi
 
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Ich habe nach den aerodynamischen Messwerten gesucht, womit man die Diagramme Cw(Re) für eine Kugel gezeichnet hat. Möchte die Cw(Re)Kugel mit der Cw(Re)Milan u.a. zusammen in eine Darstellung legen. Das Cw(Re) Kugel haben scheinbar bis jetzt nur die Hydrodynamiker gemacht.

Ist auch klar, mit einem senkrechten Glaszylinder und einer fallenden Kugel in Öl reichte dazu auch eine Stoppuhr vor 100 Jahren und eine Kugel ist auch so am einfachsten zu untersuchen, weil es egal ist ob sie sich etwas dreht :
www.totalplanlos.de bzw.

http://www.totalplanlos.de/Praktikumsprotokoll Zähigkeit von Flüssigkeiten

Aber die Cw(Re) Darstellung gilt natürlich für alle Flüssigkeiten und Gase gleichermaßen https://de.wikipedia.org/wiki/Fluiddynamik

Ich habe auch noch eine Messung in Erinnerung, wo an einem Modell im kleinen Maßstab mit strömender Flüssigkeit in einem Kanal vergleichbar wie im großen Original wie in der Luft gemessen wurde.

Alles gesagte behält seine Richtigkeit auch ist die von mir ermittelte Cw(v bzw. Re) für das Speichenlaufrad bzw. den Milan SL unabhängig von Windkanal oder Strömungskanal, nur durch Ausrollmessungen zustande gekommen. Der Cw-Wert ist also tatsächlich eine rel. stark Geschwindigkeitsabhängig.

Gruß Leonardi
 
werden im Windkanal bei 120 km/h Windgeschwindigkeit gemessen

Danke, woher hast Du diese Information ? Ich habe auch gesucht und finde nur, das es scheinbar keine ISO Norm oder Regeln gibt:
http://www.autogazette.de/cw-wert/k...der-suche-nach-dem-wahren-cw-wert-428976.html

Und dann finde ich die Behauptung, keine Ahnung ob die stimmt: "Gemessen werden diese Kräfte einheitlich bei 140 km/h"
http://www.auto-motor-und-sport.de/...ritsparmodelle-aus-dem-windkanal-4022658.html

Für mich auch ein Widerspruch, der letzte Eintrag in der Liste https://de.wikipedia.org/wiki/Strömungswiderstandskoeffizient#Luftwiderstandsbeiwerte_von_Kraftfahrzeugen
Das TERA Fennek ist doch gar nicht ausgelegt für diese Geschwindigkeiten, genau so wenig wie Quest oder andere VM. Insofern würde eine Cw-Wert Angabe bei 120 oder 140 km/h gemessen, ohne diese Geschwindigkeitsangabe irreführend sein.

https://de.wikipedia.org/wiki/TERA_TU_Graz#Fennek_2014

Soll ich mal bei Wiki anfügen, das alle Fahrzeuge bei 140 km/h (mit Angabe der Quelle) gemessen wurden ? Vielleicht kommt dann Klärung über Wiki rein. Ich finde es unglaublich, dort dort alle Cw-Werte penibel geschrieben werden, aber die ganz wesentliche Angabe bei welcher Geschwindigkeit, die fehlt.

@ArnoldM bitte frage mal den Kollegen von Daimler, bei welcher Geschwindigkeit gemessen wird und ob es da Regeln gibt.

Und hier finde ich die Behauptung, das die Cw-Werte von Autos zwischen 50 und 100 km/h bis auf wenige Prozente konstant sind: https://books.google.de/books?id=YW...#v=onepage&q=cw wert gemessen bei kmh&f=false


Da werden Millionenbeträge auch aus Bundesmitteln in diesbezügliche Forschung gesteckt und man weiß am Ende nicht mehr was man glauben soll, weil niemand in der Lage ist, das auch für die Allgemeinheit auffindbar zu veröffentlichen.

Gruß Leonardi
 
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Hi Leonardi,
die 120 km/h habe ich vor vielen Jahren mal in einer Auto-zeitschrift gelesen und mir gemerkt. Wenns denn aber heute 140 km/h sind oder schon immer waren, auch gut. Wichtig ist wohl eine Reproduzierbarkeit bei allen Messungen. Eine Vergleichbarkeit der Werte verschiedener Windkanäle ist meines Wissens selbst bei gleichen Windgeschwindigkeiten eher nicht gegeben, weil z.Bsp. die Querschnitte der Kanäle, die Lufttemperatur u.a. Parameter variieren. Seis drum. Den ersten Windkanal haben die Brüder Wright mit einer Holzkiste gebaut und konnten zwischen gut und schlecht unterscheiden. Absolutwerte sind halt manchmal schwer zu bestimmen und dann muß man damit leben.
 
Den ersten Windkanal haben die Brüder Wright mit einer Holzkiste gebaut

Nicht so wichtig, hier steht aber Drancis Herbert Wenham hat 1871 den ersten in England gebaut und 1901 die Brüder Wright:
https://books.google.de/books?id=vuc8-LuX2CMC&pg=PA390&lpg=PA390&dq=Brüder+Wright+windkanal&source=bl&ots=x6Qllrdj1F&sig=KQV0iqCydu6MRRpp8gVd7kcomfo&hl=de&sa=X&ved=0ahUKEwjDgdbepfDRAhXIJZoKHct3Aek4ChDoAQgjMAE#v=onepage&q=Brüder Wright windkanal&f=false

1891 kommt noch Nikolai Joukowsky aus Russland mit seinem Windkanal dazwischen:
https://books.google.de/books?id=66ifBgAAQBAJ&pg=PA54&lpg=PA54&dq=Brüder+Wright+windkanal&source=bl&ots=L58sdKrAj-&sig=weLzFWXT8Fu2ZqqbLeKQr_XwGSY&hl=de&sa=X&ved=0ahUKEwjDgdbepfDRAhXIJZoKHct3Aek4ChDoAQglMAI#v=onepage&q=Brüder Wright windkanal&f=false

Aber die Brüder Wright hatten einen Fahrradladen, das macht sie symphatisch :)
Quelle " ... Im Jahre 1900 ... in ihrem Fahrradladen ihren eigenen Windkanal bauten..."

Gruß Leonardi
 
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Ich habe gerade mit https://www.tu-braunschweig.de/ism/forschung/ag-sbsm/mitarbeiter/pscholz telefoniert:

Bei Kraftfahrzeugen ist in guter Näherung der Cw-Wert nicht besonders stark von der Geschwindigkeit bzw. Reynoldzahl abhängig. Das liegt unter anderem daran, das bei Autos eine klare Abrisskante ist. Bei unseren VM auch noch mit kleinerem Cw-Wert ist das anders.

Die Sätze "je länger die Stömung laminar ist, desto geringer ist der Luftwiderstand" u.a. sind im Prinzip richtig, aber gelten immer nur für bestimmte Randbedingungen. Der gesamte Luftwiderstand ergibt sich immer aus Reibungs + Druckwiderstand und es gelten auch noch andere Sätze, das Thema ist Komplex, das es 3-4 Vorlesungen bedarf die gesamten Zusammenhänge aufzulösen.

Zum Glück habe ich mir nicht die Modellierung zum Ziel gemacht, sondern nur die Messung. Ich werde Herrn Scholz einen Link von hier senden, vielleicht schreibt er noch etwas dazu, bzw. schickt mir etwas, was ich hier dazu einstellen kann.

Gruß Leonardi
 
Es sei bitte nochmals der Hinweis gestattet, dass "der" wirklich interessante Cw-Wert nur für ungestörte, ruhende Luft, also streng genommen Windstille, bei fahrendem Fahrzeug und stehendem Boden gilt.

Sobald Häuser, Bäume, Zäune, Leitplanken, Buschwerk, andere bauliche Hindernisse in Verbindung mit etwas Wind in Sichtweite sind, ist das nicht mehr der Fall. Und ein Fahrzeug, dass von genau Vorne den geringsten Cw bei Idealbedingungen hat, muss nicht zwangsläufig bei seitlichem Wind oder gestörter Luft den geringsten Cw haben. Man stelle sich beispielsweise ein VM mit runden Konturen (Quest) und eins mit kantigen (Milan) bei seitlichem Wind vor.
Der Clou einer guten VM-Konstruktion wäre also, in einem möglichst großen Spektrum von Wind-Situationen die beste Karosserieform zu haben, auch bezüglich Seitenwindempfindlichkeit und, und...
Wenn man also "den" Cw verschiedener VM ausmessen will, braucht man unendlich viel Geduld und viele, viele Wiederholungen unter genau gleichen Bedingungen. Z.B. beim Skispringen werden ja auch sekundengenau die ca. 6-8fach gemessenen Windgeschwindigkeiten auf 0,1 Stellen aus den Ergebnissen herausgerechnet.
Dass der Cw geschwindigkeitsabhängig sein muss und nicht linear sein kann, ergibt sich aus viele Jahrzehnte alten Messungen von Widerstandsverläufen an Tragflügelprofilen.
 
Nachdem ich alle überflüssigen plot-Befehle auskommentiert habe, wird das Diagramm jetzt innerhalb von zwei Sekunden gezeichnet :D
Bislang konnten die Werte direkt ab losrollen nicht dargestellt werden.
Mit einer kleinen Programmmodifikation ist dies jetzt möglich. Voraussetzung ist, dass bei der ersten Reed-Kontaktierung die Geschwindigkeit noch sehr klein ist und innerhalb von 10 Radumdrehungen kleiner als 10km/h bleibt:
Reed-Kontakt-Auswertung GnuPlot.png
Die Werte in Excel:
 

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Kannst Du eine Abschätzung durchführen, welche +-Standardabweichung der Geschwindigkeit bei 75 km/h zu erwarten ist ? Die Auflösung der Erfassung ist ja begrenzt durch die 20 Khz ?

a_t .jpg



Gruß Leonardi
 
Kannst Du eine Abschätzung durchführen, welche +-Standardabweichung der Geschwindigkeit bei 75 km/h zu erwarten ist ? Die Auflösung der Erfassung ist ja begrenzt durch die 20 Khz ?
Die Abtastung der Aufzeichnung erfolgte mit 44,1kHz, also alle 23 Mikrosekunden.
Beim debuggen kann ich sogar sehen, wann der Reed-Kontakt schließt, und wann er öffnet.
Der vierte Wert 4,990km/h entsteht aus Schließen bei 7,4288s und Öffnen bei 7,4887s, sowie dem darauffolgenden Schließen bei 8,4765s und Öffnen bei 8,5303s. Also Kontaktdauer 59,9ms und 53,8ms. Es wird jeweils die Mitte der Kontaktzeit genommen und daraus die Dauer der Radumdrehung berechnet.
Beim Maximalwert 38,921km/h sind entsprechend die gerundeten Werte 60,622 60,629 sowie 60,756 60,763 also Kontaktdauer ca. 7ms.

Es ist schon unglaublich, was der Algorithmus leistet - großes Lob an @Nepomuk !
Was du da als zittrigen Verlauf siehst muss tatsächlich vom schlechteren Fahrbahnbelag herrühren - stimmt auch mit meiner Beobachtung überein. Und natürlich sind die Rumpler um so heftiger, je schneller man ist.

Als nächstes möchte ich das Auslaufen des Laufrads aus hoher Geschwindigkeit aufnehmen.
Dabei sollte dann wesentlich weniger Zittern sein.
Nichtsdestoweniger sind solche Hinterfragungen wichtig und nützlich.
 
Am Besten ein freidrehendes Laufrad am VM mit Akkuschrauber und Zündkerzennuß auf 100 km/h bringen, v(t) in v(a) umrechnen, dann sieht man die Genauigkeit.
Als nächstes möchte ich das Auslaufen des Laufrads aus hoher Geschwindigkeit aufnehmen.
Dabei sollte dann wesentlich weniger Zittern sein.
So bitteschön:
Laufrad-Auslauf_2017_02_04.png
Aber mit Vorbehalt. Der Rad-Computer hat einen deutlich höhere Maximalgeschwindigkeit angezeigt.
Versuch war im freien und es war etwas windig - meine deshalb sogar eine leichte Abweichung im letzten Drittel zu erkennen.
Beschleunigung war wieder mit Laubbläser - wenn ich eine Düse davorsetze erreiche ich vielleicht sogar noch höhere Geschwindigkeiten.

Excel-Rohdaten im Anhang
 

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Beschleunigung war wieder mit Laubbläser - wenn ich eine Düse davorsetze erreiche ich vielleicht sogar noch höhere Geschwindigkeiten.
Viel schneller wurde es nicht. Aber vielleicht bin ich auch nur zu ungeduldig und denke dass schon die Enddrehzahl erreicht ist.
Laufrad-Auslauf schnell2.png
Diesmal stimmt die Maximalgeschwindigkeit mit dem Radcomputer fast überein.
Auswertung sogar mit Original-Programm!

Excel im Anhang
 

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