Der eigene Windkanal

Ich hatte ja bereits im thread von Heiko meine Pläne zum eigenen Windkanal angekündigt.
Jetzt ist aus dem Winterprojekt ein Herbstprojekt geworden. und ich denke dieses Projekt ist ein eigener thread wert.
Besonders vor dem Hintergrund, dass damit später jede Menge Messwerte hier sachlich und objektiv diskutiert werden können.


Der Windkanal WK basiert auf einer Konstruktion der Fa. Leybold. Kaufen diese LY-Kanal lässt mein schmaler Geldbeutel und der Haushaltsvorstand nicht zu. Ergo ran an den Speck und guckste was im Keller noch so rumfliegt.
Ich habe nun bei einem allg. bekannten Auktionshaus einen passenden Axialventilator mit 3.900 M3/h günstig erstanden. Die Drehzahl ist durch ein zusätzlichen 230V-Drehzahlregler stufenlos regelbar.
Im Messquerschnitt von 300x300mm sind dann Strömungsgeschwindigkeiten von bis zu ca. 13m/s bzw. 18Kn erreichbar.
Ziel ist es, Ca- und Cw-Werte verschiedener Wingprofile und Anordnungen experimentell zu untersuchen.
Andererseits sollen modifizierte Segel (noch top Secret) miteinander verglichen werden. Auf diese Ergebnisse bin ich am meisten gespannt.
Vorteil bei diesem WK ist, die Testprofile können schnell hergestellt werden und entsprechen der realen Größe unserer Mini40 Modelle. Die Strömungsverhältnisse können individuell angepasst werden, sind real und konstant.
Interessant wird auch der Vergleich von Messwerten und berechneten Werten diverser Polar-Berechnungsprogramme wie X-foil und java-foil ect..

Der Kanal ist im Wesentlichen fertig. Was noch fehlt ist ein Strömungsgleichrichte vor dem Ventilatoreintritt .
Dafür habe ich heute 500 Trinkhalme gekauft!....lasst euch überraschen
Als nächstes folgt die Fertigstellung der eigentliche Messmechanik.

Aber macht euch bitte selbst erst einmal einen kleinen Eindruck














Erster einfacher Strömungsversuch mit einem Pendel

Hallo Andreas.

sehr interessant..

vieleicht hilft dieser link ein wenig

http://www.aer.mw.tum.de/fileadmin/tumwaer/www/pdf/lehre/ExpSM-Praktikum/ExpSM-Skript.pdf

speziell 3.4 Windkanalturbulenz

Der Turbulenzgrad sollte (wenn möglich), der Turbulenz wie in der freien Atmosphäre entsprechen.
Wegen dem Umschlag der Grenzschicht von laminar nach turbulent.
Gerade bei kleinen Re-zahlen ist es wichtig den Turbulenzgrad des eigenen WK zu kennen, auch um die Messergebnisse entsprechend interpretieren zu können.

Gruß Rolf

ja ich denke mal die freiflugbedingungen wird man so gut ohnehin nicht hin bekommen.....
die strohhalme sind ja schon nen guter Ansatz!
was ggf. noch ne Maßnahme ist wäre den Ventilator "saugen" zu lassen, damit die großen turbulenzwirbel hinter dem Ventilator außerhalb der versuchsstrecke auftreten.
ansonsen beschäftige dich mal bitte mit den wandeffekten, da sonst vllt quantitative vergleiche zwischen unterschiedlichen profilen gezogen werden können, aber sicher keine realen Daten erheben lassen.
Gruß Heiko

Ich hab zwar einige Jahre Pause gemacht, aber nicht so lange, dass ich mich nicht daran erinnern würde, dass es für unseren Rezahlbereich schwierig ist, die nötige Turbulenzfreiheit zu erreichen.
Jedenfalls war es einmal so, dass der Aufwand sehr groß war und solche Windkanäle sehr teuer waren. Damit kam das nur für größere Institutionen oder Firmen in Frage. Einer der ersten Windkanäle, die mit geringen Turbulenzen in unserer Nähe zur Verfügung standen war der Delfter Windkanal.
Gibt es den eigentlich noch?
Natürlich wird man auch mit einem einfachen Windkanal Messungen durchführen können, aber die Frage ist dann doch ob die Messungen aussagekräftig sind.

Hat sich daran etwas geändert?
Grüße
Walter

EDIT: Übrigens der Übergang von rundem Ventilator auf [] Windkanal erscheint mir vom Ansatz schon ungünstig, da wäre ein rundes Rohr sicher günstiger.

Klärung

Klärung

Vielen Dank für die Infos und Bemerkungen!

Hab noch mal ein Foto mit Beschreibung beigefügt.
@heiko, es handelt sich hier um einen Saugkanal nach dem Prinzip Eifel-Windkanal.



Sicherlich hat die Re-Zahl des Kanals selbst Einfluss auf die Grenzschicht der Strömung am Objekt.
Da ich ja Profile mit L=0,3 m testen möchte und der hydraulisch gleichwertige Durchmesser des Kanals genauso 0,3 m ist, folgt das die Re-Zahlen für Kanal und Profil annähernd gleich sind.
Der Kanal arbeitet in einem Re-Bereich von 20.000 bis 250.000. D.h. für mich, dass ich immer eine überkritisch Umströmung vorliegen haben werde.
Ist das richtig? Und wie wirkt sich das auf die ca - und cw-Werte aus? Soweit habe ich den Text noch nicht verinnerlicht

Hydroptere schrieb:

..Sicherlich hat die Re-Zahl des Kanals selbst Einfluss auf die Grenzschicht der Strömung am Objekt.
Da ich ja Profile mit L=0,3 m testen möchte und der hydraulisch gleichwertige Durchmesser des Kanals genauso 0,3 m ist, folgt das die Re-Zahlen für Kanal und Profil annähernd gleich sind.

Zum Vergrößern anklicken....

Hallo Andreas,

hmm...ohne jetzt in der Literatur gesucht zu haben, mein Bauchgefühl:

gibt es überhaupt eine Rezahl des Kanals "selbst"?

Wenn du die Abmessung deiner Messstrecke, 0.3m quer zur Strömungsrichtung, zur Berechnung benutzt, dann ergibt sich rechnerisch sicher ein Wert, der aber mit deinem Messobjekt nichts zu tun hat, auch wenn dein Objekt irgendwie auch 0.3 m dick/breit/lang ist.

Ist nicht die Rezahl des gemessenen Objekts, berechnet aus der Lauflänge der Strömung am Objekt, das Maß der Dinge?
Die Abmessungen der Messstrecke sind dabei außen vor.

Was meint ihr dazu, sehe ich das richtig?

Gruß Rolf

ps.. es gibt im Zusammenhang nit dem Turbulenzgrad (TF) des Kanals eine Re- krit welche auf die Bauart des Kanals bezogen ist, die wird messtechnisch ermittelt --> Prandtl Kugelversuch--> Widerstandsbeiwert bei uber und unterkritischer Umstromung einer Kugel.

hier nach ...
http://www.aerodesign.de/aero/umschlag.htm
..liegt der Übergang bei etwa Re = 80.000

Rolf Du hast recht, die Rezahl definiert sich über Sehnenlänge des Profils, kinematische Viskosität (Fließwiderstand des Messmediums.) und V.
Das setzt voraus, daß der Versuchsaufbau die Strömung selbst nicht verändert und beeinflusst.

Gruß

Rene

1. Testlauf Windkanal

1. Testlauf Windkanal

1. Testlauf im Windkanal ist vollbracht.

Um die Messgenauigkeit der Messmechanik noch zu verfeinern wird noch etwas Zeit vergehen.
Erste Ideen gehen in Richtung Magnetschlitten oder hydrostatischen Schlitten zur reibungsfreien Messung der Widerstandskraft.

Sehr Interessant
Das Profil "Ebene Platte" hat immer eine Turbulente Grenzschicht.
Danke für Dein Video.

In dem Wassertank, von der FH in Kiel, in dem ich damals das M-Boot drin hatte, haben wir einen höchst aufwendigen Kopf gehabt, in dem sämliche Kräfte und Momente ermittelt werden konnten. Zur Darstellung der Strömung sind dann nachträglich Nägel mit einem Abstand von 1 cm eingeschlagen worden und etwa 5 mm über der Oberfläche Wollfäden von etwa 1 cm Länge angebracht worden. Das geschah, wie gesagt nach den Messungen, um die Messung damit nicht zu beeinflussen.

Einen wichtigen Schritt weiter

Einen wichtigen Schritt weiter

Um zu erwartende Widerstandkräfte von 0 - 0,5 N im Modellwindkanal messen zu können, bin ich heute Dank der Unterstützung zweier Experten aus der Anwendungstechnik im Bereich Magnettechnologie zu einer reibungsarmen Lösung gekommen. Die gesamte Messmechanik ist auf einem schwebenden, reibungsfreien Meßschlitten aufgebaut. Der Schlitten wird von einem Magnetfeld getragen. Repulsionsverfahren ähnlich des Metrorapids.
Die derzeit noch kugelgelagerte seitliche Führung soll ebenso durch Magnetführungen ersetzt werden.
Dann ist der Schlitten absolut reibungsfrei
Knoff off!

Nichts ist unmöglich

1. Ca-Wert gemessen

1. Ca-Wert gemessen

Grob funktioniert es!
Ersten Ca-Wert eines Segelprofiles aus Messwerten ermittelt
NACA 0015 als halbes Segelprofil, max. Profildicke bei 40%

M 0,8 kg
w 10 m/s
alpha ~8 <°
A 0,09 m²
F 7,848 N
Ca 1,43 -

Re 198544 -

Das sieht gar nicht so schlecht aus
An der Messmechanik wird noch gearbeitet

GRATULATION

Hi ,
sind die Magnetischen Schwebeteilchen Elektronisch stabilisiert oder voll aus Permanentmagneten aufgebaut. Den gegen rein Permanentmagnetische freischwebende Systeme hat ein gewisser Mr.Ernshaw was dagegen.Die brauchen immer irgendeine mechanische fesselung. ich habe aber noch eine Version die das nicht braucht !das sind Pyrolitisches Graphit in Plättchenform.Die schweben auch auf einem Magnetsystem ohne Elektronik stabil und völlig frei da sie Diamagnetischen sind und damit die magnetkräfte verdrängen . nur kenne ich bislang keine messanwendung die sich das zu nütze macht?Frage nur aus Interesse.Ups,hab mir erst jetzt das Video angesehen !die seitlichen Bleche fesseln die Platte ,das geht.

Profilquerschnitt

Profilquerschnitt

Andreas, kannst Du bitte mal den Profilquerschnitt posten?

Gruß,
Bernd

Merlin schrieb:

Andreas, kannst Du bitte mal den Profilquerschnitt posten?

Gruß,
Bernd

Zum Vergrößern anklicken....

Es war doch ein anderes Profil ups sorry

sieht so aus!
Anstellwinkel war 10 <°