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Turbulatoren zur Geräuschminderung der Blätter ??

Re: Turbulatoren zur Geräuschminderung der Blätter ??

Beitrag #166 von Husi » 20.02.2016 22:48:57

echo.zulu hat geschrieben:wenn ich mich recht erinnere die in der Grenzschicht enthaltene Energie.

Richtig und wenn sie aufgebraucht ist, kann die Grenzschicht keinen weiteren Druckaufbau mehr mitmachen. Darum muß man mit der Grenzschicht schön vorsichtig umgehen und ihr nicht zuviel zumuten.
An was erinnert mich das gerade noch? -> Kopfkino wieder aus. :mrgreen:
c_by_NACA_4415_und_0015_Position_Umschlag_bei_Alpha_7_und_RE_300_000_Bild_02.jpg
c_by_NACA_4415_und_0015_Position_Umschlag_bei_Alpha_7_und_RE_300_000_Bild_02.jpg (38.69 KiB) 570-mal betrachtet
Ich habe dann doch noch einmal ein kurzes Programm zum import der Druckverteilung über die X-Achse geschrieben... (Eigentlich hätte ich den Schlafzimmer-Schrank aufbauen sollen.) :roll:

In den beiden rechten Bildern kommt das Thema Druckanstieg viel besser raus, als auf den optisch schönen Bildern.
Auf die Sog-Spitze habe ich einmal zum erklären / disskutieren eine horizontale Linie eingezeichnet. Entlang dieser Linie würde der Sog unverändert bleiben. Das ist aber leider nicht so, sondern der Sog wird wieder weniger. Wenn etwas weniger wird, dann wird dessen Gegenteil mehr. Welch eine Erkenntnis, ich bin echt stolz auf mich. :D

Also das bedeutet, wenn der Sog abnimmt, muß die Grenzschicht gegen einen Druckanstieg ankämpfen. Da die Definition von "laminar" ja so ist, das die Luftschichten nicht durchmischt werden, bekommt sie auch keine neue Energie zugeführt. Wenn die Grenzschicht, aber den von außen aufgezwungenen Druckaufbau mitmachen muß, kann sie nur ihre kinetische Energie (Geschwindigkeit) aufbrauchen. Wenn die kinetische Energie aufgebraucht ist, dann hat sie keine Geschwindigkeit mehr. Und direkt dahinter beginnt die Grenzschicht zwangsläufig in die falsche Richtung zu strömen, denn der Druckaufbau geht weiter und die Geschwindigekit wird negativ...

Im Falle des NACA 0015 ist durch den "steilen" Druckanstieg die kinetische Energie recht bald (16% Profillänge) aufgebraucht.
Da das NACA 4415 einen viel flacheren Druckanstieg hat, hält die Grenzschicht länger durch (44% Profillänge).

Viele Grüße
Mirko
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Re: Turbulatoren zur Geräuschminderung der Blätter ??

Beitrag #167 von acanthurus » 20.02.2016 23:27:46

Schön aufgetragen, Mirko. Endlich mal ein 2d Liniendiagramm - einfach, lesbar, und (fast) monochrom ;)
Und jetzt geh den Schrank aufbauen!
Die Interpretation passt soweit.

Es ist nicht so dass in einer laminaren Grenzschicht quer zur Strömungsrichtung gar keine Energie oder Impuls ausgetauscht wird. Die Schubspannung tau=dynamische Viskosität * du/dy wirkt als innerer Kraftgradient quer zur Strömung. Multipliziert mit der Geschwindigkeit an dieser Stelle entspricht das dem (flächenspezigischen) Energieübertrag von "außen" nach "innen". Genau diese Schubspannung ist diejenige, die den Widerstand der lamianren Grenzschicht ausmacht, genau dieser Energieübertrag entspricht dem, was wir an bumms zum Anschieben des Profils (bzw. der Körperoberfläche) gegen die Strömung brauchen.
jedoch ist bei turbulenter Grenzschicht die scheinbare Viskosität (infolge der turbulenten Querbewegung), genannt Wirbelviskosität, sehr viel höher und bringt somit sehr viel mehr Energie aus der gesunden Außenströmung in die Grenzschicht runter.
Man kann also nicht einfach über den Daumen abschätzen, wieviel Impuls die Grenzschicht mitbringt und das dann gegen den Druckanstieg aufrechnen.
Wenn das so wäre, dann würde die Grenzschicht SOFORT ganz am Anfang schon ablösen, da ja das "unterste Ende" der Grenzschicht die Geschwindigkeit NULL hat und somit GAR KEINEN Druckanstieg überwinden könnte.
Wenn wir nun keinen Druckanstieg hätten, dann würde die Wandreibung sukzessive immer mehr Fluid "runterbremsen" und die laminare Grenzschicht würde entsprechend einer wurzelförmigen Kurve aufdicken. Das nennt man dann eine Blasiusgrenzschicht.
(Schöne Herleitung hier: http://homepages.hs-bremen.de/~kortenfr ... ode79.html)
Mit Druckanstieg wird das dann gleich furchtbar komplizwickt und nciht mehr so einfach analytisch lösbar,

gruß
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Re: Turbulatoren zur Geräuschminderung der Blätter ??

Beitrag #168 von Husi » 26.02.2016 22:24:28

Danke Andi, für den Link:
acanthurus hat geschrieben:(Schöne Herleitung hier: http://homepages.hs-bremen.de/~kortenfr ... ode79.html)

Eine ähnliche Internetseite habe ich vor Jahren schon einmal gefunden, aber den Link verschusselt.
In dieser verlinkten Seite, sind aber einige Bilder wieder zufinden, an die ich mich noch immer sehr gut Erinnere.
z.B. dieses hier: vektorielle Addition als Animation => hier noch der Link zu der kompletten Seite: http://homepages.hs-bremen.de/~kortenfr/Aerodynamik/script/node3.html#Rkomp
Sehr cool gemacht, dieses Bild hat mir sogar im Studium geholfen das eine, oder andere besser zu verstehen.

Allerdings hat mir das Lesen dieser Seite an ein Thema erinnert, das ich zwei Seiten weiter vorne vergessen hatte. :oops: => Die Scherspannug in der Grenzschicht...
Somit stimmt die Ermittlung der Widerstandskraft nicht, bzw. es ist nur einer von zwei Einflüssen aufgezeigt.
Eine Frage an den Andi (oder andere) habe ich in dem Zusammenhang auch gleich wieder. :oops:
Die Scherspannung und deren Verlauf wird ja gerne an einer parallel angeströmten ebenen Platte erklärt.
Ganz vorne ist sie am größten und nimmt stromabwärts immer weiter ab. Diese ganz vorne, ist bei einem Profil der Staupunkt, richtig?
Somit müßte diese "ganz vorne" bei jedem Anstellwinkel an einer anderen Stelle sein, weil der Staupunkt ja mit dem Anstellwinkel wandert.
Um seine eigenen Gedaken grob zu sortieren, darf man doch im "ersten Wurf" den Schwerspannungsverlauf ab dem Staupunkt einmal auf die Profilober- bzw. auf die Profilunterseite "werfen", oder?
Denn durch den Auftrag der nichtlinearen Schubspannung auf einen schrägen Teilträger (den ja ein FE-Element der Profilkontur darstellt), bekommt man ja wieder Anteile zur Auftriebs- und Widerstandskraft...

Sobald wieder etwas Luft ist, werde ich versuchen, das Thema mit weiteren Bildern etwas deutlicher als mit Worten zu "besprechen". :blackeye:

Viele Grüße
Mirko
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Re: Turbulatoren zur Geräuschminderung der Blätter ??

Beitrag #169 von Husi » 29.11.2017 19:39:24

Falls ihr glaubt, ich hätte aufgegeben... :D

Im Augenblick importiere ich viele viele Daten in die Datenbank auf meiner Webseite. Noch ist die Perforemance eher unterirdisch, aber es geht voran.
Dies ist ein Screenshot der Testseite. Dort sind jetzt schon einige NACA-Profile abrufbar. Alle haben eine Menge versch. RE-Zahlen und viele Anstellwinkeln hinterlegt:
NACA_2415.png

Viele Grüße
Mirko
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Re: Turbulatoren zur Geräuschminderung der Blätter ??

Beitrag #170 von Crizz » 29.11.2017 23:48:11

oha, Herr Prof.Dr.Dipl., das sieht nach viel Arbeit und Stunden am PC aus..... wirst du aus deinen Ergebnissen denn eine Verhältnismäßigkeit ableiten können, mit der du Position und Größe der Turbulatorenfläche grob berechnen kannst ? Sind ja doch irre viel Faktoren die da zusammenspielen, ich denke ich hatte bei meinen paar Kleinversuchen einfach etwas Glück, das ich direkt einen Effekt wahrgenommen habe - wenn auch in erster Linie akkustisch und weniger in Punkten Steurverhalten oder >Flugzeit / Energieverbrauch. In deinen Graphen sieht das so aus, als wenn sich da schon ziemlich deutliche Unterschiede in den Druckverhältnissen abzeichen, und nicht nur im Strömungsabriss. Kann aber auch sein das ich das Mangels Fachwissen fehl interpretiere.... ;)
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Re: Turbulatoren zur Geräuschminderung der Blätter ??

Beitrag #171 von Husi » 01.12.2017 06:12:04

Moin Chris,
Crizz hat geschrieben:mit der du Position und Größe der Turbulatorenfläche grob berechnen kannst ?

das habe ich versucht mit den kleinen spitzen schwarzen Dreiecken (cf neg. und Tr.) anzudeuten. Andi hat mir nicht komplett wiedersprochen, wenn das man den Turbolator auf ca. 2/3 der Blasenlänge einbauen könnte. Er muß nur oben aus der Blase raus schauen. Darum habe ich im ersten Wurf oben am Profil D* = 0,45% angegeben. Das bedeutet, das die Dicke mindestens Profillänge * 0,45% = Profillänge * 0,45 / 100 sein sollte. Was die Dicke angeht, sind die Rechenverfahren wie z.B. im XFoil umgesetzt auch auch nur grobe <Zitat> "Schätzeisen" </Zitat>. :D
Turbolator.png
Turbolator.png (18.01 KiB) 50-mal betrachtet

Viele Grüße
Mirko
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