Вопрос по аэродинамике

[Иваныч611_1]

Добрый день. Вопросов, собсвтенно, два.
1 - помогите, Христа ради рассчитать подъемную силу, действующую на крыло в потоке. "Помогите" - имеется в виду "ткните носом в какой-нибудь ваш профильный учебник, чтоб был понятен неспециалисту с инженерным образованием". Сам я электронщик, к аэродинамике отношение имею чуть менее чем никакое, но дядька эрудированный и понятливый (кто ж меня еще похвалит), так что надеюсь что разберусь.
Область применения - ветрогенератор с вертикальной осью. Тоесть, скорости околонулевые.
2, вытекающий из первого. Потом, когда (если) я разберусь, я попытаюсь выложить результаты расчетов. Был бы благодарен, если бы кто-то смог проверить.... Ну, тоесть не "проверить, заново проведя все расчеты", а "глянув одним глазом, сказать что вот тут вектор нарисован не в ту сторону, а вот здесь нужно считать не с таким коэффициентом, а с эдаким".
Заранее спасибо.

[Eskoff2]

Проектирование легких самолетов (Бадягин А.А., Мухамедов Ф.А.)
Просто и популярно. Может даже излишне упрощено, но построить поляру и посчитать динамику полета позволяет.
http://bookree.org/reader?file=543683&pg=1 Читать онлайн.

[Samson67]

Ветрогенератор с вертикальной осью - обычно имеет лопасти в виде половины бочки, я такой видел под Оренбургом. И учебник аэродинамики там не сильно поможет.
Если же именно лопасти винта - это аэродинамика вертолетов и автожиров, весьма мутная штука.

[4V4N]

Вертикалки счас вроде с ротором Савониуса самые прогрессивные. Как-то почитывал. Кручёный Савониус с интересной формой гориз. разреза и без разрыва в районе оси.
Там профили не нужны.

[Иваныч611_1]

Спасибо откликнувшимся (блин, вот иногда действительно жалко, что в движке форума нет кнопки "спасибо").

Суть идеи такова (см. рис., пояснения, думаю, излишни). Возможно, я в корне не прав, но мне кажется, что в таком случае возможно достичь наиболее плавного обтекания потоком лопасти и, как следствие, наибольшего КПД. Я не уверен, что всякие завихрения будут во вред, но чисто интуитивно кажется, что чем ламинарнее поток, тем лучше...

И да - способ перекладки лопасти с положительного угла атаки на отрицательный и обратно пока вынесем за скобки.

[Samson67]

Судя по схеме - получится весьма мутная и сложная штуковина с механикой типа автомата перекоса вертолета.
Поищите в журналах типа "Моделист-конструктор" роторный парус, ИМХО - это будет более реально.

[Eskoff2]

Экспериментировал с небольшими модельками (диаметр ротора побольше метра и высота лопасти то же около метра), но без перекладки лопастей - не получилось. Не выходил на рабочие обороты. Даже когда раскруткой помогали (стартовых полуцилиндров у оси не было).
Но тема интересная. В далеком 92 году в районе Ай-Петри в Крыму видел остановленную стройку такого ветряка - мачта, механизм, крылья от Ил-14.

[SeRgek]

а энергия на перекладку-удержание откуда черпаться будет?

[Иваныч611_1]

а энергия на перекладку-удержание откуда черпаться будет?

От ветра же. Но, как мне кажется, ее нужно не так много.
Штудирую сейчас

Проектирование легких самолетов (Бадягин А.А., Мухамедов Ф.А.)
Просто и популярно. Может даже излишне упрощено, но построить поляру и посчитать динамику полета позволяет.

[Jinn07]

Не настаиваю, но мне кажется, что классическое самолетное крыло начнет хоть как-то работать только на определенных, достаточно высоких скоростях потока.
Потому древние ветряные мельницы категорически игнорировали атлас профилей NАSА и имели что-то типа почти сплошного щелевого диска, стоящего поперек потока, и весь ветер, который упирался в тот диск, был вынужден крутить его, что бы пробраться на обратную сторону диска.
Работал даже самый слабый ветерок, а самолетное крыло на штатных режимах обтекания слабого ветерка не замечает.

[xwing]

Изначально написано Jinn07:
Не настаиваю, но мне кажется, что классическое самолетное крыло начнет хоть как-то работать только на определенных, достаточно высоких скоростях потока.
Потому древние ветряные мельницы категорически игнорировали атлас профилей NАSА и имели что-то типа почти сплошного щелевого диска, стоящего поперек потока, и весь ветер, который упирался в тот диск, был вынужден крутить его, что бы пробраться на обратную сторону диска.
Работал даже самый слабый ветерок, а самолетное крыло на штатных режимах обтекания слабого ветерка не замечает.

А у строителей древних ветряных мельниц были знания или возможность создавать сложные аэродинамические профили? Посмотрите на лопасти ветряков ветроэлектростанций - там совсем не ветрянная мельница 12 века, не правда ли?

[Eskoff2]

Не настаиваю, но мне кажется, что классическое самолетное крыло начнет хоть как-то работать только на определенных, достаточно высоких скоростях потока.

Быстроходные роторы (крыло самолета) имеют высокий КПД но сложности со стартом в слабый ветер. А тихоходные многолопастные роторы - наоборот, потому их чаще ставили на водокачки, работающие автономно, без присмотра.

[Jinn07]

Изначально написано xwing:

А у строителей древних ветряных мельниц были знания или возможность создавать сложные аэродинамические профили? Посмотрите на лопасти ветряков ветроэлектростанций - там совсем не ветрянная мельница 12 века, не правда ли?

У древних строителей не было понятия КПД.
Древние знали, что ветер это халява, и что даже слабый ветер должен крутить их мельницы.
А нонешние строители гонятся за сверхвысоким КПД, пользуют сверхэффективные профили, материалы, автоматику, делают лопасти огромного удлинения...
Но под слабым ветром все это не крутится - не выходит на расчетный момент и обороты.
Все зависит от целей и задач.
В Испании до сих пор поля фермеров утыканы теми древними ветряками.
Они потихоньку поднимают воду из скважин прямым приводом от вала ветряка.
В хороший ветер поднимают больше, в плохой меньше, в безветрие вообще не поднимают, но запас воды в накопительной емкости всегда есть.

[Иваныч611_1]

Мужчины, извините что не цитирую каждого персонально, но.
1-по поводу древних ветряков, не использующих профили. Братья Райт тоже, как-бы, их не использовали. В виду отсутствия последних.
2-по поводу КПД. Лично для меня (ЛИЧНО для меня) это важно. Т.к. все материалы я буду покупать "на свои", и я хочу получить как можно больше ватт на вложенную гривну.
3-по поводу классического самолетного крыла.
Как мне кажется (да-да, я же уже умный, я почитал книжку) - есть крыло и есть крыло. Тоесть, крыло в потоке и крыло в спутном следе от еще пары-тройки подобных "крыл" - это две большие разницы.
4-для Джинн07, по поводу того, что крыло начнет работать только при определенной скорости. Про какой профиль Вы говорите? И на основании чего Вы пришли к такому заключению? В формуле для подъемной силы я не вижу членов со степенями больше 2.

[xwing]

Изначально написано Jinn07:
У древних строителей не было понятия КПД.
Древние знали, что ветер это халява, и что даже слабый ветер должен крутить их мельницы.
А нонешние строители гонятся за сверхвысоким КПД, пользуют сверхэффективные профили, материалы, автоматику, делают лопасти огромного удлинения...
Но под слабым ветром все это не крутится - не выходит на расчетный момент и обороты.
Все зависит от целей и задач.
В Испании до сих пор поля фермеров утыканы теми древними ветряками.
Они потихоньку поднимают воду из скважин прямым приводом от вала ветряка.
В хороший ветер поднимают больше, в плохой меньше, в безветрие вообще не поднимают, но запас воды в накопительной емкости всегда есть.

Ветряки таки крутятся.

[4V4N]

Насчёт руб-копейка-киловат+умелые ручки, наверное это будет оптимально.
Не обязательно гнуть лопсть целиком. Один из самых крутых винтов сделан из секций , которые можно ставить друг на друга. Насколько помню самые скоростные и с высшим КПД -двухлопастные, без разрыва (как этот трёх)

[Jinn07]

Изначально написано xwing:

Ветряки таки крутятся.

А куда им деваться, когда ветер дует?
В инете полно вариантов различных самоделок.
С винтами-крыльями-роторами-конусами...
Все они крутятся.
Множество форумов, где все это обсуждается.
Можно за три копейки построить древний ветряк с полотняными лопастями на деревянных рамках.
Можно построить останкинскую башню с лопастями по 50 метров и с бюджетом в миллионы.

[xant-1966]

ТС,...посмотрите по ссылке (не реклама ни разу). Если получиться раздобыть прогу может попроще будет с расчётами.
https://flowvision.ru/index.php

[Иваныч611_1]

ТС,...посмотрите по ссылке (не реклама ни разу). Если получиться раздобыть прогу может попроще будет с расчётами.

Спасибо. Я когда-то этим радиаторы для мощных IGBT "продувал". Аппетиты к вычислительным мощностям поистине конские.

[xant-1966]

когда-то этим

А какая версия у Вас была? У меня такие

[Иваныч611_1]

Только вот я понял, что я НИХРЕНА не помню, что с ней делать. Буду искать старые проекты, вспоминать.

[Samson67]

Неплохо бы еще понимать, какая скорость потока для конкретного профиля является оптимальной. В авиации-то - профиль выбирают для скорости обычно. И факторов учитывают - не один и не два.

[Иваныч611_1]

Неплохо бы еще понимать, какая скорость потока для конкретного профиля является оптимальной. В авиации-то - профиль выбирают для скорости обычно. И факторов учитывают - не один и не два.

Вот, гуглю сейчас. Как я понимаю, профиль должен быть:
1-симметричным
2-допускать как можно бОльшие углы атаки без срыва потока.

[4V4N]

Я понял ,что стартёр собрался заняться рукоделием, принципиально.Зачем ему суперпрофили и копание в ньюансах? Всё равно болше 10 процентов в плюс не получит.
Если вертикальный-гнутая жестянка.
Если пропеллер-однолопастной.
У этих всё просто и обороты повыше.

[Иваныч611_1]

Я понял ,что стартёр собрался заняться рукоделием, принципиально.

Ну, как-бы да :-[

Зачем ему суперпрофили и копание в ньюансах?

ну так в том же и есть одно из назначений рукоделия - получить максимально возможный результат, не взирая на затраты. Тут, как-бы, вопрос рентабельности не стоИт, больше "для души" и для осознания того, что "вот какую я штуку сделал-то!". Тут и нервюры можно лобзиком из листа попилить, корона не слетит

Всё равно болше 10 процентов в плюс не получит.

прошу прощения?... Вы о каких процентах сейчас?

У этих всё просто и обороты повыше.

А зачем мне большие обороты? Я лучше генератор помногополюснее поставлю. Меньше обороты - меньше шума, меньше вибрации, не?

[4V4N]

Значит я не понял направления вашего стремления.
Предлагал простейшие решения.
Вертикалка-безшумна и проста. Но ежели вам мила борьба за КПД-посмотрите по оптимальным профилям , опять таки не крыла, а лопасти. Я даже выгнул образец, а потом лень одолела.
П.С. Нету там аэродинамики в авиационном понимании.

[Samson67]

Изначально написано Иваныч611_1:

А зачем мне большие обороты? Я лучше генератор помногополюснее поставлю. Меньше обороты - меньше шума, меньше вибрации, не?

Гляньте вот это, как раз под Вашу идею. Я такую штуку видел в станице под Оренбургом, сделанную из бочек - работала на тот момент много лет:
http://modelist-konstruktor.co...vetryak-avtomat

[Eskoff2]

По ветрякам много интересных моментов, которые стоит анализировать до аэродинамики самого ветряка.
- Среднегодовая скорость ветра в данном регионе. Можно найти данные по региону в интернете, можно самому посмотреть архив на рп5 по ближайшей метеостанции на несколько лет, в интересующий период года.
- Снимаемая энергия пропорциональна кубу скорости ветра. Значит для интересующего периода времени можно оценить размеры ветряка (ометаемую лопастями площадь. Коэффициэнт использования ветра у лучших ветряков около 40%, у худьших тихоходных, как на ссылке выше - около 10%.
- После этого подумать, стоит ли этим заниматься.
- Если стоит, то при выборе конструктива выбрать надежность при определенном обслуживании. Проблемы защиты при ураганном ветре, при обледенении - даже небольшой ветряк в таких условиях разваливаясь, может натворить дел, и даже убить.
- Вопросы старта после безветрия. Это проблема выбора быстроходного/тихоходного, соответственно и коэвфф использования ветра и размеры.
- Ну и дальше прочие нюансы технические и организационные - например соседи могут быть сильно недовольны, и т.д.

[ag111]

А не проще прикрыть лопасти, идущие навстречу ветру косым экраном? Направив ветер на идущие по ветру лопасти.

[ag111]

А есть варианты ветряков в трубе, чтобы соседи не знали, что это ветряк?