Velomobile im Windkanal

A small increase in frontal area to allow a simpler streamlined body with better boundary layer might help. Maybe the frontal area doesn't have to increase.....?
That' seem actually Daniel Fenn's intuitive approach he took in developing the M9.

But regarding the open wheel question: there is simply huge practical demand for velomobiles with open wheel wells. So one possible goal of modeling might also be to optimize the flow despite the open wheel well. Although they will be inherently slower.
 
Die 3-D Kontur kann ich einscannen, ist nicht ganz einfach, aber wenn ihr die braucht mach ich das.
Das fände ich super! Aber da sollen CAD/CFD-Profis sagen, was sie für Anforderungen haben.

@caruso hatte das hier auch schon einmal angeboten, aber das klappte damals terminlich nicht, und dann kam Corona.
Anbei ein mögliches Arbeitspaket
Das klingt gut!

Bisher wurde das ja nicht gemacht, weil es hier niemanden gab, der das nötige Wissen hat (*). Und soweit ich weiß kann man da als Laie sehr viel falsch machen, so dass am Ende zwar hübsche Bilder rauskommen, die aber komplett wertlos sind.

(*) Gut, ein paar Leute mit aerodynamischem Fachwissen haben wir, z.B. @Ventoux.
Achtung nimmt richtig Zeit in Anspruch.
Ist ja nicht eilig. Wir machen das alles ja nur aus Idealismus, und nicht, weil uns jemand eine Deadline setzt.

Ich fände es absolut fantastisch, wenn dieses Thema endlich einmal systematisch angegangen würde. Und zwar:
  • Mit guten Erklärungen, damit sich auch Laien eine Vorstellung haben, was die Simulation leisten kann und was nicht.
  • Mit guter Dokumentation aller Parameter und Annahmen.
  • Mit vollständig veröffentlichten Daten (3D-Geometrie, Konfiguration der Simulation, Ergebnisse).
  • Idealerweise sogar mit einer Open-Source-Software gerechnet, falls das keine zu großen Einschränkungen bedeutet.
Mir ist eben wichtig, dass am Ende nicht nur ein buntes Bildchen steht, dessen Ergebnisse man glauben oder anzweifeln kann, sondern dass es ein Startpunkt ist, auf dem andere aufbauen können (sei es durch eigene Simulationen, weiterführende Datenanalysen und VIsualisierungen, verbesserte 3D-Daten usw.).

OT:
In meinem früheren Leben habe ich ebenfalls fleißig numerisch modelliert. U.a auch CFD, wenn auch unter sehr anderen physikalischen Randbedingungen (im Erdmantel kann man die Beschleunigungsterme der Navier-Stokes-Gleichung vernachlässigen, dafür hat man aber z.B. mit ziemlich komplexen Verhältnissen bei der Rheologie zu tun).
Ah, also eine Kollegin ... hatte damit auch zu tun, aber ich habe mich v.a. um die Datenaufbereitung und Visualisierung gekümmert.
Ich habe so meine Zweifel, dass man das auf einem Heimrechner hinbekommt - auch wenn da inzwischen einiges mehr als das geht, wozu ich seinerzeit ne Cray benötigt hatte.
Naja, da hat sich sehr viel getan. Mein Doktorvater hat seine Simulationen vor fast 30 Jahren auch auf einer Cray durchgeführt, noch mit unrealistischen Viskositäten, weil es sonst die Auflösung nicht hergegeben hätte. Heute reicht schon ein sehr kräftiger PC, um ein Vielfaches der damaligen Auflösung rechnen zu können. Ich weiß nicht auswendig, wie lange die Simulation dann läuft – aber immerhin ist das ein alter akademischer Code, der zwar aktuelle LinAlg-Bibliotheken und Compiler benutzt, aber ansonsten sicher nicht numerisch optimiert ist. Den Supercomputer im Rechenzentrum braucht man nur für die Lösung des inversen Problems, bei der unzählige Vorwärts-Rechnungen durchgeführt werden.
 
Welches Datenformat? Von welchem Velomobil ?
Ich weiss es nicht, habe bisher nur 3D-Druck damit gemacht, aber ich denke man wird da einige Möglichkeiten haben.

Im Prinzip geht jedes Velomobil, hier in der Ecke gibt es fast alles. Man bräuchte ganz viel Mattierungsspray, 2h zum scannen, 1h Nachbearbeitung.
 
Das fände ich super! Aber da sollen CAD/CFD-Profis sagen, was sie für Anforderungen haben.

@caruso hatte das hier auch schon einmal angeboten, aber das klappte damals terminlich nicht, und dann kam Corona.

Das klingt gut!

Bisher wurde das ja nicht gemacht, weil es hier niemanden gab, der das nötige Wissen hat (*). Und soweit ich weiß kann man da als Laie sehr viel falsch machen, so dass am Ende zwar hübsche Bilder rauskommen, die aber komplett wertlos sind.

(*) Gut, ein paar Leute mit aerodynamischem Fachwissen haben wir, z.B. @Ventoux.

Ist ja nicht eilig. Wir machen das alles ja nur aus Idealismus, und nicht, weil uns jemand eine Deadline setzt.

Ich fände es absolut fantastisch, wenn dieses Thema endlich einmal systematisch angegangen würde. Und zwar:
  • Mit guten Erklärungen, damit sich auch Laien eine Vorstellung haben, was die Simulation leisten kann und was nicht.
  • Mit guter Dokumentation aller Parameter und Annahmen.
  • Mit vollständig veröffentlichten Daten (3D-Geometrie, Konfiguration der Simulation, Ergebnisse).
  • Idealerweise sogar mit einer Open-Source-Software gerechnet, falls das keine zu großen Einschränkungen bedeutet.
Mir ist eben wichtig, dass am Ende nicht nur ein buntes Bildchen steht, dessen Ergebnisse man glauben oder anzweifeln kann, sondern dass es ein Startpunkt ist, auf dem andere aufbauen können (sei es durch eigene Simulationen, weiterführende Datenanalysen und VIsualisierungen, verbesserte 3D-Daten usw.).
....
Genau das wäre der Plan. Ich würde mit OpenFOAM rechnen. In meinem Job rechnen auf einem kleinen HPC-Cluster zeitabhängige Zweiphasenströmungen, die teilweise 14 Tage laufen. Aerodynamik Rechnungen wie das motorbike-Tutorial in OpenFOAM sind auf meinem Privat-PC "relativ" schnell fertig.
 
Ich weiss es nicht, habe bisher nur 3D-Druck damit gemacht, aber ich denke man wird da einige Möglichkeiten haben.

Im Prinzip geht jedes Velomobil, hier in der Ecke gibt es fast alles. Man bräuchte ganz viel Mattierungsspray, 2h zum scannen, 1h Nachbearbeitung.
3D-Druck verwendet meistens stl-Daten. Das reicht für den Anfang.
 
Realistisch wird man 0.04 nicht erreichen können, aber ein c_w=0.08 bis 0.07 könnte noch erreicht werden.

Ne ... ich denk auch, dass da eher noch was am Unterboden und an den Fuß- und Kniehöckern passieren wird.

Andererseits sind so automatische Optimierungen auch gerne mal für Überraschungen gut. Ich bin mal vorsichtig da irgendwelche Prognosen zu machen :whistle: (Ich hab da so nen bisschen Erfahrung mit ... die Gradientenabstieg Algorithmen die da benutzt werden finden jedes Schlupfloch das man irgendwie in den "Regeln" offen gelassen hat.)

jede verfügbare Rechenressource sprengen
Jein ... Da hat sich in den letzten (~10) Jahren einiges getan was Automatische Differenzierung (AD) angeht. (Ist hauptsächlich deutlich einfacher geworden, so dass mehr Leute damit Arbeiten können) Mir ist nicht bewusst, dass irgendwer eine CFD Engine hat die ableitbar ist, aber sobald das existiert wird automatische Optimierung auf Basis von CFD deutlich einfacher. Genauer: damit kann man dann nicht nur CdA ausrechnen, sondern ohne großen Mehraufwand auch wie man das Modell ändern muss um CdA zu senken ... ziemlich genial. (Und das ist effektiv dasselbe Prinzip was man in der Schule benutzt hat um den tiefsten Punkt einer Parabel zu finden.)

(Gerade mal geschaut: 2020 gabs zu dem Feld zumindest eine Stellenausschreibung ... es wird daran gearbeitet. Aber dafür muss man einen kompletten CFD Simulator so schreiben, dass die Automatische Differenzierung den verarbeiten kann. Das ist schon bei den deutlich kleineren Problemen die ich damit gelöst hab nicht ganz trivial.)



A small increase in frontal area to allow a simpler streamlined body with better boundary layer might help.

Possible, with Cd being so low any change will make a relatively big impact. Going from 0.1 to 0.09 is a 10% decrease.

I think you can learn something from 2D code like Xfoil

Yes and no, I used xfoil to automatically optimize some airfoils for my VAWT project and I guess it would work somewhat to optimize the top profile. Simulations for the side profile will probably not be accurate due to the interaction with the (moving) ground.
The effect of proximity to the road.
... as you write yourself :)

auch wenn da inzwischen einiges mehr als das geht
Jau ... einerseits halt durch deutlich schnellere Computer (Rechnen auf der Grafikkarte war da definitiv ein gewaltiger Schritt vorwärts), andererseits durch schlauere Algorithmen (wie die AD die ich oben erwähnt hab). Aber bis das bei uns Normalsterblichen angekommen ist dauert wohl noch. (Es gibt nen paar OpenSource Projekte die wohl ganz gut funktionieren, aber keins davon hat meines Wissens AD.)
 
So ganz allgemein ist der Trend aber nicht. M9 und A9 gehen ja eher in die entgegengesetzte Richtung.
Genau, das frage ich mich auch schon set längerem. Bei VM soll ja die Hauptreibungskomponente die Oberflächenreibung sein. Manche VM wie Milan oder Bülk versuchen die Frontfläche zu minimieren, haben dann aber 6 Ausstülbungen (4 oben und 2 unten) , welches wiederum die Oberflächenreibung vergrössert. Da fragt man sich was besser ist, kleinere Frontfläche oder geringere Oberflächenreibung?
 
Manche VM wie Milan oder Bülk versuchen die Frontfläche zu minimieren, haben dann aber 6 Ausstülbungen (4 oben und 2 unten)

In dem Fall reduziert man mit den Huckeln auch den Querschnitt von der Seite. Das macht die Kiste dann vermutlich weniger Anfällig gegen Seitenwind.

Aber gefragt hab ich mich das auch schon. Wenn man Mal übern Teich guckt haben die da auch genau die gegenteilige Philosophie:

1661981766052.png

(Der Einfachheit Mal nen GCN Thumbnail)

Die machen sich nicht den Stress vorne viel zu optimieren, sondern verkleiden einfach alles.
 
Das Aquila taugt aber wohl wirklich nur für die Rennstrecke - besonders wegen der Verkleidung der Räder.

Oder meinst Du das Flugzeugkuppel-Design im allgemeinen?
 
Oder meinst Du das Flugzeugkuppel-Design im allgemeinen?

Genau, das war jetzt nur das erstbeste Bild was ich gefunden hab.

Ich glaub so nen Design ist Cd mäßig günstiger, hat insgesamt aber mehr A?

Ohne groß Ahnung zu haben: A muss ja sowieso "um den Kopf rum", dann ist es egal wann man auf den maximalen Querschnitt kommt, oder?

(Mal abgesehen davon, dass man vermutlich gekocht wird. ;))
(Solarbetriebenes Staustrahl-Triebwerk anyone? :ROFLMAO:)
 
Ohne groß Ahnung zu haben: A muss ja sowieso "um den Kopf rum", dann ist es egal wann man auf den maximalen Querschnitt kommt, oder?
Grundsätzlich vermutlich ja, aber im Bereich um den Kopf herum sind die Kuppeln meistens doch breiter als die "Rennhauben".

Gekocht wird man wohl auch in einem VM mit Haube. In der Praxis wird man vor allem bei den Glaskuppeln freiwillig offene Seitenscheiben haben wollen - ich jedenfalls in meiner, und ich frage mich immer, wie die Segelflieger das aushaltbar gestalten.

Und dann ist man unmittelbar dabei, diie Strömung so gestalten zu wollen, dass sie hinter der Öffnung überwiegend wieder anlegt, und wie man die eingelassenen Luft möglichst geschichkt wieder herausbekommt. Das Thema Durchlüftung ist übrigens bei allen VMs ein großes - und eines,, das CFD-Simulationen erschwert.
 
Das Thema Durchlüftung ist übrigens bei allen VMs ein großes - und eines,, das CFD-Simulationen erschwert.

Ist die Frage ob man das nicht zum Teil getrennt betrachten kann. Man kann vorne ne Fläche definieren die Luft "schluckt" und hinten eine die sie wieder "ausspuckt". Dann hat man zumindest Innen von Aussen getrennt, aber betrachtet trotzdem den Einfluss davon auf die äußere Aerodynamik.
 
ich frage mich immer, wie die Segelflieger das aushaltbar gestalten.
Wir treten nur äußerst wenig Leistung in die Seitenruderpedale, und durchs Nasenloch (des Segelflugzeugs) drückt die Anströmung mit mindestens 80 km/h Außenluft in die Lüftung, die um ca. 1 °C/Höhenmeter kühler ist, als die Luft am Boden (bei typischen Flughöhen von 500m bis 1500 m GND). An den meisten nutzbaren Tagen herrscht Wolkenthermik, so dass wir immer wieder gezielt im Schatten unter Wolken fliegen.

Allerdings, bei Blauthermik kurz vorm Absaufen in 250 m GND ist fast immer die Lüftung unzureichend und der Pilot gerät ins Schwitzen.

Aber ganz klar, die Erkenntnisse aus dem Bereich Segelfliegen lassen sich nur bedingt auf Velomobile anwenden.
Interferenz mit der Fahrbahn, Seitenwind, Vibrationen und teils ganz banale Notwendigkeiten (kein Einziehfahrwerk! :eek:) müssen hier eben zusätzlich berücksichtigt werden.
 
Ich glaub CDa ist stirnflache mal CW. Dieses Aquila design hatt eine grossere stirnflache, könnte aber eine niedrigere CW wert haben. Wie dann die gesammt summe ausfallt bleibt fraglich.

So ganz langsam mach ich mir uberlegungen uber ein zweites Holzvelomobil. Das könnte wie Milan und Snoek deutlich niedriger sein. Bei der Nase könnte ich die stirnflache um 8cm hoch und 40 breit verkleinern. Macht 320 cm2. Bei Haube und Hutze dann die frage was wenn ich nur eine kopfbreite haube mache 30cm breit, 30 hoch, oder die haube wie beim Ditte 5 bis zur seite durchziehen wurde. Das wahre dann ein dreieck von 10 unten und 0 oben mal 30 hoch. Fur's rechnen 5x30x2 seiten= 300cm2. Nicht bis auf's letzte punkt durchgerechnet, mal so als idee.

Als diese kupel velomobile, haben ne haube die bis die Seitenwand durch geht, und auch weiter nach oben deutlich breiter ist als nur ne Kopfhutze. Und also in ahnliche richtung mehr cm2 stirnflache.

Mal ganz grob wurde ich schatzen das die CW wert 0,01 punkt besser sein sollte um die grossere Stirnflache beim berechen der CDa eine geringere zahl das kleinere VM zu geben,

Bei das alles sollte mann praktischer nutzen, auch noch schatzen. Ich will nicht gekocht werden, auch bei regen noch was sehen, und ohne federung bei 45 km/h?
 
Außenluft in die Lüftung, die um ca. 1 °C/Höhenmeter kühler ist, als die Luft am Boden (bei typischen Flughöhen von 500m bis 1500 m GND).

Also deshalb kommen Piloten immer so megacool rüber - weil sie es sind und ihnen die Brownsche Molekularbewegung schon am Ende eines normalen Windenschlepps nicht mehr das allerkleinste Zittern erlaubt! ;):cool:
 
Als diese kupel velomobile, haben ne haube die bis die Seitenwand durch geht, und auch weiter nach oben deutlich breiter ist als nur ne Kopfhutze. Und also in ahnliche richtung mehr cm2 stirnflache.
Was nicht zwingend ist: schau Dir mal die Kuppeln von Kampfflugzeugen an. Man kann auch eine solche Kuppel schmal gestalten, aber weit nach vorne herunterziehen. Wenn man sich etwas Mühe gibt, sollte also eine seitliche Silhouette wie beim Evo-R und eine Frontalansicht eines Kopf-draußen-Velomobils zusammengehen.

Aber wenn man selbst aus Holz bauen will, kann man das vermutlich vergessen. Beim Kuppel-VM aus Holz wird man vermutlich am ehesten bei einer Kreuzung aus Ditte5 und EC-Challenger landen, bei dem ja die Kuppel durch wenige gerade Flächen approximiert wird. Und da wäre dann ebenfalls wieder interessant, welche aerodynamischen Konsequenzen sowas haben würde.
 
bei dem ja die Kuppel durch wenige gerade Flächen approximiert wird.

Ich glaub von da ist es dann relativ einfach von den geraden Flächen auf einfach gebogene Flächen zu gehen um etwas kontinuierlichere Oberflächen zu kriegen. (Aber ... ich hab auch keine Ahnung :) )
 
Sie sind einfach gebogen:

ecVelo%20Challenger.jpg


Und sowas kann man natürlich auch gestreckter und weniger pummelig bauen - die plumpe Form ist ja i.W. der Tatsache geschuldet, dass das ein Aufsatz für ein offenens Trike ist.

In der anderen Richtung wird es dann ähnlich wie bei der Leiba werden:
leiba_classic_36.jpg

Hier sieht man übrigens deutlich, dass die Leiba eigentlich für eine Kuppel ausgelegt ist, die nicht eindimensional gebogen ist.

Spannend fände ich übrigens, mal zu untersuchen, was weniger ungünstig ist: das abgerundete Heck der Leiba oder das gerade abgeschnittene Heck des GoOne 3, und wie sich bei einer derartigen Form jeweils das freistehende Hinterrad auswirkt bzw ob es Möglichkeiten gibt, so ein Heck aerodynamisch weniger schrecklich zu gestalten.

Das sind m.E. auch Aufgabenstellungen, die man an Modellkörpern und mit geringerer Rechnenkapazität lösen kann. Und mit derartigen Aufgabenstellungen sollte man m.E. anfangen, allein schon um Erfahrungen zu sammeln.
 
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