Расчёты профиля Желобок.
 

hecs,
Основной ликбез здесь http://rosinmn.ru/vetro/polara/polara.htm
Упрощенный ликбез (только для очень грубого расчета годится) здесь http://rosinmn.ru/vetro/bladeDesing/bladeDesign.htm

В принципе, там все очень хорошо написано и на доступном языке разжевано.

Спасибо за ссылки, изучим. По лопастям Владимира уже сейчас можно сделать таблицу сечений по радиусу и быстроходности для каждой трубы, но к сожалению только до 315мм.

Вбил винт Владимира в программу расчёта лопастей из ПВХ. Так там почти всюду больше 10% и Re далеко за 100000 а КИЭВ 45. И этот винт Владимир выпускает серийно. Что то не вяжется.

И ещё повбивал все винты, что нашёл на 315 трубу, так при одинаковой быстроходности в сечении и глубине желобка углы заклинения плавют и иногда разница в два раза. Бурлакинские разгонные лопасти это вообще что-то с чем-то, глубина в среднем 20%, заклинение от 11 до 35 градусов. Только один винт похож на то, что в моём понимании должно быть, и он разительно отличается от всех остальных.

Однако если верить этой статейке то всё сходится- с ростом глубины растёт подъёмная сила, а оптимальный угол атаки около 6 градусов. Для достижения компромисса между быстроходностью и моментом, угол атаки слегка завышается. А последний винт похоже расчитан не на быстроходность 5 а на 7-8.
А поляры GOE 417A очень похожи на поляры желобков Бетца и как то совсем не похожи на то что программка нарисовала, что странно, т.к. форма практически идентична. И ещё, глядя на поляры Бетца становится понятно, что колебания глубины желобка не критичны и в зонах с малой быстроходностью её увеличение только приветствуется. С углами атаки уже сложнее, если у желобка бетца превышать 6 градусов нельзя, то у GOE , что к трубе ближе (если не сказать, что это одно и тоже) можно и до 10 градусов ползти.
А эксельку для GOE я так понимаю и не сделали, было бы интересно сравнить с имеющимися лопастями.

gda98, Вопросик по табличке с Вашим винтом. Не пойму как считается угол набегания потока. Например в сечении с быстроходностью 1, при ветре 5 м/с, окружная скорость в плоскости винта должна быть тоже 5 м/с и при равенстве этих векторов, вектор набегания должен быть под углом 45 градусов к плоскости винта, а у Вас 73. Если считается с учётом замедления по Жуковскому аrctg0,66/z = 33,42, по Сабинину arctg0.58/z=30 (формулы отсюда). Короче чёта я тормознул :wacko2: а смысла формулы забитой в табличке вообще не понимаю.

10% используется до быстроходности 4
у него быстроходность скорей всего 7.
Угол набегания потока не считается к плоскости винта! Внимтельно посмотрите как считается быстроходгость и что такое истиный ветер и его угол.

Добавлено через 3 минуты
разгонные лопатки для его винта считались на низкую быстроходность Z 2 - 2,5

Я это вижу, я это к тому, что писалось
Видимо вопрос в том что считать быстроходным винтом, значит 4 - небыстроходный, а 5 уже быстроходный. А то что высокая быстроходность для желобков - лишь потеря киэв ещё Владимир писал и по полярам Бетца это видно, правда не то чтобы слишком драматично это падение, и 7 нам вполне достаточно.

Вот и мне оно так показалось, а написано 5.

Я уже посмотрел, потому далее писал: Если считается с учётом замедления по Жуковскому аrctg0,66/z = 33,42, по Сабинину arctg0.58/z=30. Угол набегания это арктангенс отношения тормржения потока к быстроходности в сечении. Сечение с быстроходностью 1 взял для наглядности. Ткните меня, где я ошибаюсь.

А почему, винт то на быстроходность 6 посчитан и кончики лопаток как раз в зоне 3 лежат.
А.. по бурлакинским лопаткам, кажется понял - они расчитаны исключительно как разгонные, а не как часть основного винта, с максимальной эффективностью при минимальных оборотах.

А в остальном, если таблица считает правильно и я способен правильно проанализировать эти данные, при Dтрубы=Const, весь расчёт сводится к уменьшению угла атаки по гиперболе от 30-40 градусов в разгонной зоне, до 1-1,5 на кончике вне зависимости от быстроходности и линейному уменьшению глубины желобка от 20 до 4-9 в зависимости от быстроходности. Из чего напрашивается вывод, что поляры Бетца и профиля GOE очень близки к полярам используемым Владимиром, а программа Профили рисует не совсем то... Правда на мой взгляд законцовка более соответствует профилю GOE а не Бетцу но Владимир повидимому так не считает.
Делаю вывод: заслуживающая всяческой похвалы и благодарности проделанная Владимиром работа, доказывает что при расчёте винта из трубы постоянного диаметра аэродинамическими расчётами (теперь уже) можно пренебречь и пользоваться исключительно геометрическими расчётами. Всяческие разговоры о необходимости сложных аэродинамических расчётов и возможном несоответствии некоторых сечений оптимуму считаю от лукавого. Это следует из анализа винтов Владимира, а я их вбил в таблицу почти все, анализа поляр Бетца и GOE, и их соответствия друг другу.
Не вижу причины по которой нельзя сделать эксельку считающую лопасти из трубы. Для крректировки просчитать на ней винты Владимира, ввести поправочные коэффициенты и пользоваться. Уверен что совпадение с винтами Владимира будет минимум 90%, учитывая особенности поляр Бетца и GOE киэв возможно даже не изменится.
Правда в экселе, в виду его редкого использования я не силён и тут хотелось бы прибегнуть к помощи petruha256 т.к. для него это похоже плёвое дело. Правда ему может быть лень :), так как таких винтов уже посчитано много, а винты большего диаметра сталкиваются с проблемой механической прочности, хотя метров до 5 эта проблема ещё решаема.

Вы путаете, профиль GOE сильно отличается от желобковы х- трубных лопастей, профиль GOE масштабируется и глубина желобка у него постоянна, тогда как из трубы профиль не масштабируется, на каждом сечении профиль разный, и глубина желобка разная в силу конструктивных особенностей!

Добавлено через 4 минуты
может Z=3 я по памяти говорил.
тихоходные винты считаются до Z 3-4, быстроходные от Z 5 и выше.

Ну это то как говорится и ёжику понятно :). И очевидно что Goe является частным случаем желобка (и поляры их похожи), особенно учитывая, что мы имеем дело с трубой определённой толщины . А поляры Бетца показывают прогнозируемые изменения характеристик желобка с ростом его глубины.

Дело не сказать, чтобы плевое, за пару вечеров эрзац накидать можно, а там совместными усилиями довести до кондиции. Да не лень мне, работа проклятущая все соки выжала.:hang1:
На днях займусь

пока подборка кое каких данных по полярам желобков http://rosinmn.ru/vetro/plastina_velobok/plastina1.htm
в книге Ч. Мархай «Теория плавания под парусами», Москва, 1970 здесь http://windpower-russia.ru/forum/sho...=9515#post9515 есть по желобкам поляры, но там рейнольдсы очень большие и в табличном виде зависимость от рейнольдса отсутствует.

В общем начал эксельку сооружать, пока не выходит ничего более умного чем следующее:

задаем:
диаметр ротора
диаметр трубы
толщина стенки трубы
быстроходность
количество лопастей
номинальная скорость ветра
степень торможения
и вариант расчета (Сабинин/Жуковский)

далее через 5% радиуса от 0,2R до 1,0R проставляем координаты лекала тыл и фронт.

программа сама для каждого сечения считает геометрические параметры - относительная толщина, относительная глубина, хорда, Re, угол заклинения, угол атаки.

потом по этим данным для каждого сечения ищет в табулированных полярах для разных желобков соответствующие значения Су и Сх, по ним решает уравнение связи мощности для каждого сечения и выдает результат - например значение хорды, которое должно быть в идеале для этих углов а также значение действительной степени торможения и КИЭВ (для каждого сечения и суммарный).

для расчета лопасти нужно будет подгонять координаты лекала, чтобы получилась максимальная эфективность.

Можно также посчитать для лопастей прогиб полной компенсации в номинальном режиме. Статический прогиб для трубы считать ИМХО бесполезно, т.к. гемороидально выводить формулы зависимости момента инерции сечений от геометрии, кроме того, поскольку лопасти зачастую газонаполненые между слоями, то точно посчитать моменты инерции сечений вообще становится проблематичо и результат расчета прогиба будет не гарантирован.

Интересно будет посмотреть..

Пока только по расчету геометрии нарисовал. Теперь поляры табулировать............

Сам принцип пойдёт?

в принципе, да, если что по ходу дела подрихтуем ;)
Все равно после расчета надо будет делать эстетическую корректировку лекала, иначе будет "кривошип" :pardon:.
Вопрос - какие и откуда? :))

Из пальца высасывать буду:)).

Возьму экспериментальные поляры наиболее похожих на желобки профилей (какие найду), сравню - в какую сторону грешит по ним программа profili.
потом в ней построю теоретические поляры нужных желобков и откорректирую в обратную сторону.

а там будем посмотрейт.

Ну здорово, даже более серъёзно, чем я предполагал. Я думал просто квадратичную функцию под имеющиеся точки подогнать. Профессионально :i_am_so_happy:

А если рассмотреть GOE, как производную от Бетца той же глубины но уже с толстой стенкой? По идее желобки со стенкой тоньше чем у GOE должны лежать слева от неё (в идеале приближаясь к Бетцу), а с более толстой справа. Если высасывание из пальца удастся, то при задании толщины и глубины GOE profili должна нарисовать что то похожее на GOE, а при уменьшении толщины должен получится почти Бетц. А это вообще реально :shok:?

Добавлено через 3 минуты
Круть... Заверните парочку.

А я ведь не ошибусь если скажу, что любую посчитанную лопасть из трубы можно масштабировать вдоль оси без ухудшения характеристик? Вопрос механической прочности не рассматривая.

масштабировать каким образом?
Рейнольдс растет при увеличении винта, углы меняются, труба должна быть большим диаметром.
Если грубо , то можно, но это не гарантирует расчетный КИЭВ винта.

Это вроде как есть просчитанный винт 1,7м из трубы 160мм, а у меня есть труба 200мм. Значит можно взять и это всё промаштабировать под трубу 200м, а длина лопасти уже какая получится. Так что ли?

У меня творческий кризис нарисовался.

С полнопрофильными лопастями параметры Cy и К выбираются по двухмерному полю данных (от угла атаки и от Re), а чтобы трубы считать - еще два измерения добавляются - глубина желобка и относительная толщина. Если брать по пять точек хотя бы, то это увеличивает объём таблиц в 25 раз.
или существенно упрощать исходные данные или два месяца сидеть цифири рисовать.
Может быть есть идеи по этому поводу?

А если относительную толщину взять какую-то одну, насколько меньше таблиц станет?

Не, я думю это надо взять посчитанный винт из трубы 200 и растянуть в длину насколько трубы хватит. При этом все параметры каждого сечения сохраняются, в т.ч. и рейнольдс. Коэф. заполнения меняется и я пока не въехал как это на киэв влияет (в смысле насколько), но если киэв и падает, то мощность растёт гораздо быстрее.

У них то и толщина в пределе 4-8мм. Или это критично?

Попробовал понять... Я двоечник!:)

Сейчас ничего вразумительного в голову не приходит, завтра подумаю :crazy:

Добавлено через 1 минуту
Это не толщина стенки трубы :))

Добавлено через 4 минуты
По ходу это одно и то же, но поляры разные получаются.

Думаю надо сначала посчитать какой глубины желобок выгодно использовать и до какой быстроходности, т.е на быстроходности, например - 5, желобок 20% и 30% не годится - будет большое лобовое сопротивление, т.е. предлагаю сначала растусовать желобки по быстроходностям, потом от быстроходности сечений лопасти плясать дальше.

Эх, блин... Серьёзный труд получается. Сейчас начал желобки чертить под разную глубину. Казалось бы очевидно - если относительная толщина
желобка больше глубины - то заднюю кромку по хорде уже не заточишь. А заметил только когда начертил.

и вообще от формы заточки хорда и относительная толщина и глубина меняется. кооперироваться надо и определяться как затачивать, от какой базы мерить глубину и относительную толщину и прочее.

Добавлено через 3 минуты
И вообще, судя по затратам времени на расчет , мне уже думается, что проще все возможные лопасти из всех возможных труб пересчитать по полярам вручную, чем заставить эксель сделать то же самое автоматически.

Добавлено через 16 минут
Рано я запаниковал. Только что пришла мысль. У большинства труб отношение толщины стенки к диаметру плюс мину пол лаптя примерно одинаковое, тогда относительная толщина желобка будет меняться синхронно с его глубиной.
Т.е. профиль нужно сразу рисовать от глубины желобка с конкретной толщиной стенки трубы, и тогда ненужно под каждое значение глубины (5 значений) рисовать желобки с несколькими значениями толщины (5 значений планировал). Толщина будет одна единственная для этой глубины - и она получится сама.
осталось только договориться о том, каким среднестатистическим способом затачивать кромки.

Что касается задней кромки - то от её заточки Cy меняется мало, от неё в большей степени меняется профильное сопротивление и соответственно аэродинамическое качество.

Жить стало легче, жить стало веселей.

Вот ещё параметр, относительная толщина. Относительно чего, диаметра трубы? Тогда правильно, попробуй найди 315мм трубу с толщиной стенки 3мм. А причём здесь относительная глубина? Я так понимаю мы её сами выбираем и от неё зависит длина хорды. Могу и ошибаться...
А это чё ещё за сопротивление? Если оно профильное, значит сопротивление профиля. А сопротивление профиля это лобовое сопротивление. Или опять шото не так?:scratch_one-s_head:

Относительная толщина применительно к профилю (желобку) = толщина/хорда. Если считать, что отношение толщины стенки трубы к её диаметру постоянное для большинства труб, то относительная толщина профиля (желобка) будет жестко зависеть от его относительной глубины (отношения высоты сегмента к хорде).
Относительную глубину не выбираем - выбираем диаметр трубы и координаты лекала (тыл и фронт) - отсюда получается относительная глубина профиля (желобка).

применительно к крылу бесконечного удлинения профильное сопротивление и лобовое сопротивление - это одно и то же. Аэродинамические параметры крыла бесконечного удлинения - есть аэродинамические параметры профиля.
Для крыла конечного удлинения профильное сопротивление это только одна из составляющих лобового сопротивления.
При расчете винтов используются параметры крыла бесконечного удлинения т.е. профиля. так что при расчете винта Схр (профильное сопротивление)=Сх.

Перед тем, как начать сооружать расчетную таблицу по трубам у меня есть вопросы.

Поглядев прайсы на разные ПВХ трубы выяснил, что у подавляющего большинства труб отношение толщины стенки к диаметру составляет 0,0244, но изредка бывают и более толстостенные.
В результате я решил, что в расчетах можно принять, что для всех труб отношение толщины к диаметру будет 0,025.

Тогда (см. первый рисунок - верхняя картинка), чтобы получить форму профиля из трубы конкретного диаметра:
- задаемся координатами лекала (фронт и тыл);
- переднюю кромку скругляем с радиусом, равным половине толщины стенки;
- заднюю кромку срезаем, как на рисунке в направлении пунктирной линии;

для расчета аэродинамических характеристик понадобится относительная глубина желобка (см первый рисунок - вторая сверху картинка , для этого:
- измеряем хорду желобка по среднему диаметру так, как будто кромки еще не обработаны;
- измеряем глубину желобка;
- делим второе на первое - получаем относительную глубину.

Т.К. профиль после обработки отличается от желобка, то хорда желобка и хорда профиля не совпадают (см. первый рисунок - третий сверху), и угол заклинения считается не от хорды желобка, а от хорды получившегося профиля.

на четвертой сверху картинке (первый рисунок) добавлено скругление перехода к задней кромке, чтобы оно было стандартным и поддавалось расчету я его принял равным срезу задней кромки (i) помноженному на 6.

На втором рисунке дан пример того, когда глубина желобка по координатам выходит небольшая - срез задней кромки не получается как на первом рисунке, (если сделать как на первом рисунке, то этот срез дойдет аж до передней кромки). Решение я вижу такое: - срез задней кромки доводить не дальше середины внутренней дуги.

При таком подходе, думаю, будет не сложно изготавливать лопасти, да и расчету они будут поддаваться нормально.

У кого есть какие замечания - жду.
Если замечаний нет - то я начинаю переводить эти профили в координаты для расчета поляр.

Подожди, не спеши. Не доходит даже до средней линии...

Добавлено через 17 минут
Я не умею, а ты попробуй нарисовать в маштабе. У меня труба 250, стенка 7,7мм это отношение 0,03 и то получается на кончике далеко не то что у тебя. И ещё. Второе скругление очень такое тяжело выполнимое. Может можно без него посмотреть что получается? Или хоть прикинуть насколько оправданы трудозатраты...

Не понял? :scratch_one-s_head: Если на втором рисунке срез задней кромки провести до низа передней, то получится профиль с плоским низом.




Под все трубы в разумных рамках расчет сделать невозможно. Вот я и взял 0,025 - таких труб большинство. Для глубоких дужек разница не велика, для мелких (малая глубина) разница будет больше. Видимо придется делать оценку влияния разной толщины стенок, но расчет будет под одну относительную толщину трубы. Под какую - жду предложений.

Можно радиус второго скругления жестко связать с толщиной стенки трубы, тогда его проще сделать. Но под желобки с большой и с маленькой глубиной радиус этого скругления одинаковым тоже не получится.
Вообще без радиуса тоже не получится - точный угол всё равно не сделаете, а наждачкой пройтись или фигурным шабером думаю не проблема.
Плюс к этому программа profili адекватно просчитать параметры профиля с резкими переходами не сможет.

Вот и выбирайте - радиус связан с шириной среза задней кромки (нетехнологичен), или радиус связан с толщиной трубы (не выполним геометрически для разной глубины).

Конкретные предложения пожалуйста - как что срезать, на какую толщину ориентироваться (и почему), какие радиусы вибирать.

Трубы польские Magnaplast помоему есть повсюду, где трубы есть вообще.
Оценку влияния толщины провести не помешало бы, возможно получатся поправочные коэффициенты.
Сначала срезаем, потом шкуркой закругляем, помоему нормально. Точный радиус никто не выдержит, помоему это не принципиально, для простоты можно плясать от ширины среза. Но как бы не вышло какого-нибудь фокуса с турбулизацией потока на незакруглённом срезе, может он нужен? По крайней мере в зоне малых рейнольдсов.
Срез на кончике может подогнать под обработку рубанком, как бурлака делал?

Вот я и говорю, промаштабируй. Там что-то не вяжется. То ли диаметр трубы ну очень большой, то ли хорда ну уж очень маленькая...

В этом месте проблем нет. 0,025 вполне приемлемо.

Теперь и я не понял. Наждачкой что? Просто притупить эту кромку, или срезать до половины имеющуюся ?

Может я непонятно спросил, вот рисунок пояснит...

Посмотрите на второй рисунок, там этот же радиус обозначен как 6*i, где i - это ширина среза задней кромки.

именно об этом втором радиусе и речь.

Добавлено через 8 минут
Так я о чем и говорю, что когда хорда маленькая по отношению к диаметру трубы (соответствует малой относительной глубине желобка), тогда срез нужно выводить к середине, а если наоборот, то всё нормально получается.

На втором рисунке диаметр 200 мм, толщина 5 мм, глубина желобка 5%
хорда профиля 59 мм.


Притупить не заднюю кромку профиля, а тот тупой угол, который получится при подрезке задней кромки (там куда стрелка радиуса R100 упирается).

Это я понял, я не понял с какой стороны центр радиуса...

Да, где Вы красную стрелку нарисовали, там наждачкой затупить.

Добавлено через 1 минуту

с той, с которой нарисовали Вы. Но с точки зрения чертежа - это смотря в каком стандарте чертить, я видать в ANSI каком- нибудь чертил, настройки не проверял.