Tutorial / Anleitung zur Windradsimulation (FEM / Genormte Berechnungen/Autodesk Mechanische Simulation)


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Autor	Thema: Tutorial / Anleitung zur Windradsimulation (3002 mal gelesen)
HansObermeier Mitglied Beiträge: 14 Registriert: 03.04.2010	erstellt am: 07. Jul. 2012 13:22 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Hallo, ich möchte ein Windrad (Savonius) das ich in Inventor gezeichnet habe mit Simulation CFD simulieren. Leider kenne ich mich mit "Autodesk Simulation CFD" nicht so richtig aus... Einige der Tutorials habe ich schon durchgemacht, aber ich bekomme die Simulation des Windrads nicht hin Gibt es ein Tutorium oder ein Buch, dass dieses oder ein ähnliches Problem behandelt? Vielen Dank für Eure Hilfe Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP
N.Lesch Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Dipl. Ing. Beiträge: 5208 Registriert: 05.12.2005 WF 4	erstellt am: 07. Jul. 2012 13:37 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für HansObermeier Was willst Du simulieren ? Die Luftströmung ? Die Statik ? Die Schwingungsdynamik ? Gegen Knicken und Beulen ? Das Fundament ? Das Getriebe? Oder die elektrischen Maschinen ? Mit einem Windrad kannst Du Dich bis zum bitteren Ende beschäftigen. ------------------ Klaus Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP
HansObermeier Mitglied Beiträge: 14 Registriert: 03.04.2010	erstellt am: 07. Jul. 2012 23:49 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: zwei Dinge würden mich ganz besonders interessieren, zum einem, welche Belastungen auf die Beiden Lager wirken zum anderen wie sich die Leistung des Windrads verändert wenn ich die beiden Schalen (Savonius Rotor) zueinander verschiebe und wie sich die Form der Kanten auf die Leistung auswirkt Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP
N.Lesch Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Dipl. Ing. Beiträge: 5208 Registriert: 05.12.2005 WF 4	erstellt am: 08. Jul. 2012 08:24 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für HansObermeier Die Lagerkräfte sind einfacher zu Fuss zu berechnen. Die max. Leistung ist gegeben, die Drehzahlen auch. Beim Umwandeln der kinetischen ( Bewegungs- ) Energie des Windes in Drehbewegung der Rotorblätter, kannst Du noch einen Wirkungsggrad von 50% draufschlagen. ------------------ Klaus Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP
HansObermeier Mitglied Beiträge: 14 Registriert: 03.04.2010	erstellt am: 08. Jul. 2012 16:13 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Die Leistung die im Wind steckt ist gegeben durch: P = 1/2 * Dichte * Windradfläche * Windgeschwindigkeit^3 Aber welche Leistung entnimmt mein Windrad? Laut Betz sind es maximal 59% und für einen Widerstandsläufer wie den Savonius Rotor erwartet man ca. 20%. Das ist mir auch klar... Ich möchte aber wissen wie sich das Design des Savonius auf dessen Wirkungsgrad auswirkt. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP
HansObermeier Mitglied Beiträge: 14 Registriert: 03.04.2010	erstellt am: 08. Jul. 2012 16:16 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Da ich kein Maschinenbauer bin würde mich dann noch interessieren wie ich die Kräfte im Lager zu Fuß ausrechnen kann...? Bei einem Savonius mit zwei Schalen sollten die Lastwechsel auch mit drin sein. Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP
N.Lesch Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Dipl. Ing. Beiträge: 5208 Registriert: 05.12.2005 WF 4	erstellt am: 08. Jul. 2012 17:56 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für HansObermeier Bei Deiner Formel oben muß es am Ende ^2 hießen nicht ^3. Von der Leistung einer Anlage und den bekannten Drehzahlen kann man problemlos auf das Drehmoment des jeweiligen Getriebes oder Lagers rechnen. M [Nm ] = 9550 * P [kW] / n [1/min] Die Kräfte ergeben sich dann nach dem Hebelgesetz: Kraft * Kraftarm = Last * Lastarm Bei einem Windrad mit 2 Flügeln gibt es doch keinen Lastwechsel. Das ist immer im Gleichgewicht, sonst würde es sich gar nicht drehen. Die Blätter selbst die verbiegen sich je nach Lage, das sieht man auch. Ein Windrad mit nur einem Blatt benötigt ein Gegengewicht. Das Simulieren mit FEM oder CFD kann nur mit den Grundlagen in Physik, Tech. Mech. und Statik funktionieren. Sonst ergibt das nur bunte Bildchen. ------------------ Klaus Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP
HansObermeier Mitglied Beiträge: 14 Registriert: 03.04.2010	erstellt am: 08. Jul. 2012 20:07 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Die Herleitung der Formel für die Leistung eines Windrades sieht wie folgt aus: die Energie wird als kinetische Energie betrachtet und daher wie so berechnet: E=1/2mv^2 Im Falle eines Windrades entspricht die Masse m dem Luftdurchsatz, der proportional zur Windgeschwindigkeit ist und folgendermaßen berechnet wird m=ADichtev Für die Leistung ergibt sich also: P=1/2DichteFlächev^3Wirkungsgrad ^3 sollte also richtig sein... Ein Savonis Rotor hat keine Blätter sondern Schalen... Mit Grundkenntnis in der Physik und Mechanik sollte aus den Wiki Bildern zu diesem Rotor ( http://de.wikipedia.org/wiki/Savonius-Rotor ) klar sein weshalb die Belastung nicht gleichmäßig erfolgt... Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP
N.Lesch Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Dipl. Ing. Beiträge: 5208 Registriert: 05.12.2005 WF 4	erstellt am: 08. Jul. 2012 22:12 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für HansObermeier Deine Formel mit der Leistung stimmt natürlich. Habe im Kuchling nachgeschlagen und nur die Formel für den Luftwiderstand gefunden. Unter dem Begriff Savonis kannte ich die Dinger nicht. Diejenigen die ich bisher sah waren alle aus Stahl und so schwer, daß sie immer gleich drehten. Wenn Du die Dinger aus GFK ( Glasfaser Kunststoff ) baust, kann das stimmen. Für die Lagerberechnung mußt Du vom ungünstigsten Zustand ausgehen. Also größtes Drehmoment, größte Kraft und größte Drehzahl. Aber ich vermute die axiale Kraft durch Schwerkraft als entscheidend für die Lagerberechnung. Die Strömung würde ich nur 2-dimensional rechnen, das geht viel schneller. In Nürnberg steht so ein Ding mit Generator dran, werde mal schauen ab das unrund läuft. Klaus [Diese Nachricht wurde von N.Lesch am 08. Jul. 2012 editiert.] Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP
HansObermeier Mitglied Beiträge: 14 Registriert: 03.04.2010	erstellt am: 09. Jul. 2012 10:21 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Hier ist ein Video von einem Savonius der nur an einem Punkt befestigt wurde: http://www.youtube.com/watch?v=5zFyw6QiPUA&feature=related Wie gut der Rotor ausgewuchtet wurde kann ich natürlich nicht sagen. Eine 2D-Simulation könnte natürlich auch eine gute Idee sein. Gibt es dazu ein passendes Tutorial? Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP
N.Lesch Ehrenmitglied V.I.P. h.c. Dipl. Ing. Beiträge: 5208 Registriert: 05.12.2005 WF 4	erstellt am: 09. Jul. 2012 11:57 <-- editieren / zitieren --> Unities abgeben: Nur für HansObermeier Wenn Du bei Google nach "Autodesk Simulation" + Tutorial suchst, findet sich doch eine Menge. Aber alles in Englisch. Sonst weis ich nur SoldWorks, das hat einiges an Lehrbüchern installiert. ------------------ Klaus Eine Antwort auf diesen Beitrag verfassen (mit Zitat/Zitat des Beitrags) IP

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