Savonius-Rotor - Windlastermittlung - Literaturtipps

Hallo miteinander,
wie ermittelt man bei gegebener Geometrie für einen Savonius-Rotor die Windlast? Kann man den Kraftbeiwert cf sinnvoll abschätzen,
gegebenenfalls geringfügig auf der sicheren Seite?
Welche online-Quellen, welche Literatur wäre dazu hilfreich?
--
Georg Matejko

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Hallo Georg,
Georg Matejko wrote:

Normen, Richtlinien sind mir nicht bekannt. Und das Buch von Heinz Schulz wirst Du ja kennen. Soweit mir bekannt ist, wurde an der TU-Berlin und der FH-Augsburg daran geforscht. Frag doch mal die dortigen Maschinenbauer.
Auf der sicheren Seite würde ich Lastannahmen für Silos anwenden (Silogruppen). Das scheint gerechtfertigt zu sein, da die Savoniusschaufel sicherlich keine hochtourige Großanlage sein wird.
Freundliche Grüße, Alfred Flaßhaar
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Hallo Alfred,
Am 12.07.2012 12:48, schrieb Alfred Flaßhaar:

das Buch von Heinz Schulz ist mir noch nicht bekannt, da ich gerade erst anfange, mich über Savonius-Rotoren zu informieren. Werde bitte konkreter.
Die Hochschulwebseiten kann ich natürlich mal durchforsten, ob dort etwas veröffentlicht ist bzw. ansprechbare Wissenschaftler benannt werden, Literaurhinweise gegeben werden...

Den ersten Satz habe ich nicht verstanden. Worin siehst du Ähnlichkeiten betreffend Wind auf Silogruppen? Den zweiten Satz glaube ich zu verstehen. Da die Drehzahl eher gering sein wird, wird es mit steigender Windgeschwindigkeit keine nennenswerte aerodynamische Rückkoppelung des sich drehenden Rotors auf die Druckverhältnisse an den Rotorschaufeln geben, richtig?
Über die genaue Geometrie und Anzahl der Rotorschaufeln müsste man sich auch noch differenzierter unterhalten.
Ich habe bisher Folgendes angenommen: Wenn die Kontur der Anströmfläche ein stehendes Rechteck darstellt, liegt der Kraftbeiwert mit cf=2,0 auf der sicheren Seite. Nachvollziehbar?
Natürlich werde ich nach und nach die Suchergebnisse von tante Gugel sichten.

Die erwidere ich gern, auch an Mitleser. Georg
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Hallo Georg,
Georg Matejko wrote:

(...)
Gib bitte bei gurgel o. ä. ein "Heinz Schulz Savonius Rotor". Bei Amazon usw. ist das Büchlein erhältlich.

Hier führt die Suche über "Savonius Berechnung" auf eine Vielzahl von Veröffentlichungen und Foren, z. B.
http://www.patrickredl.com/savonius/downl/Zwischenbericht.pdf
Einige enthalten nur versteckte Hinweise zu Lastannahmen. Ich nehme an, daß Du nicht die Festigkeit der Schaufeln berechnen willst, sondern daß Du Dich für die stützende lastabtragende Konstruktion interessierst. In Erinnerung ist mir auch noch, daß mir früher Berechnungen zu Windkraftanlagen des Germanischen Lloyd vorlagen.

Für eine halbwegs sinnvolle Windlastermittlung ohne Versuchsergebnisse (also nur theoretische Abschätzung ungünstigster Bedingungen für jede Rotorstellung) muß auch die Asymmetrie der Windlastverteilung in Windrichtung und auch quer zur Windrichtung und die Wechselwirkung zwischen den Schaufeln berücksichtigt werden. Eng aneinander stehende schlanke Silos scheinen als Modell hier nahe zu kommen.

Ja, aber nur bei kleinen Drehzahlen, sonst schlagen Bau- und Aerodynamik voll zu (Resonanzen, Ausmitten, Wirbelablösungen usw.).

... und Versuche machen.

Nein. Sicher ist der Wert aus meiner Sicht nur, wenn er in jede Richtung für die stützende Konstruktion bei jeder Rotorstellung angenommen wird und ausreichend Ausmitte zusätzlich angenommen wird. Und ungünstige Havarielastfälle wären auch noch zu betrachten, ob sie maßgebend sein können (z. B. plötzlicher Stopp).

Viel Erfolg wünsche ich Dir und Laß bitte von Deinen Ergebnissen hören. Mich interessiert die Frage "Lastannahmen" sehr.
Gruß, Alfred
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Georg Matejko schrieb:

Geht es nicht andersherum?
Der Savonius-Rotor liefert eine elektrische Leistung, die sich in Moment Drefrequenz aufteilen lässt. Das Moment muss am Rotor angreifen und daraus kannst Du ein Verhältnis der Kräfte zwischen windzugewandter Seite (konkav) und windabgewandter Seite (konvex) berechnen.
Wenn cf -wie ich jetzt mal vermute- analog zu cw x A ist, kannst Du A ausmessen.
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Hallo Tom,
Am 13.07.2012 21:09, schrieb Tom Schneider:

Im Moment liegen mir noch keine Messwerte zu Drehmoment und Rotationsfrequenz bzw. Leistung in Abhängigkeit von Windgeschwindigkeit v vor. Ohne geometrische Angaben sehe ich da weitere Schwierigkeiten.
Ich lese mich gerade in die Thematik ein. Es existiert ein gebauter Prototyp, den ich untersuchen möchte.
Standard scheinen Halbzylinderschalen als Rotorschaufeln zu sein. Davon kann man aber abweichen. Der Abstand der Rotorschaufeln ist ein weiterer Parameter, den man variieren kann.
Die Krümmung der Rotorschaufeln muss auch nicht konstant sein. Deren Abstand kann man auch variieren.
Unter Anderem bin ich auf http://www.prh.fi/stc/attachments/innogalleria/savonius_kirja.pdf aufmerksam geworden.

Das war mein erster Ansatz, das es eine sinnvolle Abschätzung auf der sicheren Seite gibt, falls man so ein Ding auf einen Mast setzen will.
Interessant wäre aber auch, wie exzentrisch der Lastvektor liegt und in welche Richtung er zeigt.
Die Berechnung des Masts und des Fundaments wäre dann beherrschbar.
Danke, Tom, und Grüße an die Interessierten
--
Georg Matejko

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Wir Schiffbauer machen das nach dem Blendermann-Skript, das ich mal als http://home.snafu.de/hweede/wind_loading_of_ships.pdf fuer Dich hochlade. Quader beliebiger Proportionen anstelle Schiffskonturen findest Du ganz hinten, und Dein Savonius-Rotor wird eher weniger als mehr Widerstandsbeiwert haben als ein Quader. Das Skript ist nur deswegen so kompliziert, weil die Windgeschwindigkeit von der Hoehe abhängt, nach dem Hellmann-Profil. Bei Deiner kompakten Konstruktion kannst Du eine konstante Windverteilung annehmen, allerdings nicht die nominelle, sondern diejenige, die sich nach dem Hellmann-Profil in der betr. Hoehe ergibt. Die nominelle gilt nur in 10 m ueber dem Boden.
Dein Schaetzwert 2.0 ist ein bisschen ueppig, so viel wird das nicht.
Ueber die Reynoldszahl brauchst Du Dir keine Sorgen zu machen, bei solchen scharfkantigen Teilen ist zum ueberwiegenden Teil konstruktiv vorgegeben, wo sich Wirbel abloesen, das aendert sich mit der Reynoldszahl kaum.
HTH Henning
--
Ausserdem: Wir bei der HSVA suchen einen zweiten Manoevrier-Experten oder einen,
der das werden kann und will. Siehe de.markt.arbeit.biete oder
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Danke für alle antworten. Ich melde mich in zwei Wochen wieder.
Georg
Am 16.07.2012 17:36, schrieb Henning Weede:

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Georg Matejko

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