Discussione: Aerodinamica delle pale

Qui di seguito vi è allegata un immagine. Ciò che vorrei capire è come disporre le pale.
Facendo coincidere i punti "B" della pala arancione con i punti rossi del piano ottengo un aerodinamica migliore o peggiore che se congiungo i punti "A"della pala con i punti rossi del piano?
In altre parole, vorrei sapere cosa cambia se fisso il lato obliquo all'ipotetico piano oppure se fisso il lato dritto.
Scusate se non riesco a esprimermi bene, ma a quest'ora non è facile. e poi come concetto è abbastanza difficile da esporre. è più facile a farsi che a dirsi.

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Dato che non voglio aprire un'altra discussione, ne approfitto per aggiungere un grattacapo che mi è venuto ora e che non so proprio come dovrò risolvere: ma tutti quegli aerogeneratori, che siano essi artigianali, autocostruiti o comprati, come fanno a non attorcigliari i cavi della corrente attorno alla torre di sostegno? Chissà se tutti hanno già pensato a questo problema.

CITAZIONE (bengio26 @ 6/5/2007, 04:19)

come fanno a non attorcigliari i cavi della corrente attorno alla torre di sostegno? Chissà se tutti hanno già pensato a questo problema.

??

le pale sono collegate direttamente al generatore....dove si dovrebbero attorcigliare?


Per l'aerodinamica, fai una ricerca su google di "NACA" o "profili NACA"

Non ti offendere bengio26 ma credo che siamo ancora lontani, se navighi un po' qui':
My Webpage
magari trovi dei chiarimenti chiave per quello che vuoi fare.

Lo svergolamento dovrebbe sempre essere aerodinamico e non geometrico per evitare sforzi torsionali alle pale, ecco un esempio sempre dal sito di Martin (inventore dei profili MH ... a basso numero di Reynolds)



come vedi giacciono sullo stesso piano mentre l'angolo varia ad effetto della variazione del profilo.

Rispondo a sssuper: ragazzi non mi fate più stupido di quanto non sia.. so bene che le pale sono collegate al generatore, il problema è che il generatore è posto su un asta. Pur mettendo i cavi uscenti dal generatore all'interno dell'asta esso (il generatore) ruota a seconda del vento. Mica é fisso! altrimenti non si sfrutterebbero tutti i venti!

Rispondo a elektron: ma perchè tanta gente è pronta a scoraggiarmi? forse il disegno non è chiaro, ma è stato fatto solo per far capire il senso.. io le pale le ho già fatte!! in qualche ora!! ho comprato un tubo dell'acqua, di quelli arancioni in PVC dal diametro di 20cm, l'ho tagliato in 3 in maniera trasversale e poi ad ognuna di queste "quasi èliche" ho tagliato un lato in maniera obliqua. Dimenticavo di dire che le ho anche accorciate ondevitare si distruggessero. sono lunghe circa 150 cm. a questo punto ho smussato gli angoli in maniera che fosse tutto aerodinamico e ho pulito i tagli (sempre con cartavetro). Sono uscite delle pale che sembrano comprate.. il mio dubbio era se fissarle dal lato obliquo o dal lato dritto.
ho fatto un esperimento con un elichetta in carta su una penna staedler e soffiandoci sopra ho constatato che esse girano sia se le pale sono fissate dal lato obliquo che se le pale sono fissate dal lato dritto.
spero che ora ciò che ho chiesto nel primo post sia più chiaro.
Vi mostro un'altra immagine esemplificativa di ciò che è il mio dilemma. é corretta la pala in fuxia o quella in giallo? sono identiche, solo che una è montata dal lato obliquo e una dal lato dritto. vorrei sapere anche il perchè. grazie a tutti.

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Sicuramente i disegni non aiutano; ma, premesso che quello di usare una striscia di tubo è una soluzione di ripiego, sono del parere che la striscia debba essere fissata dal lato dritto. Solo così l'angolo "di pala" medio diminuisce andando dalla radice verso la punta. Fissandolo dalla parte obbliqua, si ottiene una svergolatura indesiderata, anche se alla fine dei conti le differenze sono minime (soprattutto se le striscie sono ricavate da tubi a grande diametro).

Bengio per come la vedo io, la differenza sarà minima, ma di solito si mettono sul piano i punti "A".

La differenza principale sarebbe che invertiresti il senso di rotazione.

Rispondo al bengio26 ... Sempre dal sito di Martin ... c'e' la figurina



La parte "piatta" (ma nel tuo caso concava) deve guardare il vento, gioco forza fissare la striscia dal lato diritto ... per quotare andy ... in ogni caso anche Rudolph e' corretto, la differenza e' minima .. al massimo ti girerebbe al contrario.
Quindi ...NN e' per scoraggiare ma ti accorgerai presto che un aerogeneratore effettivamente utilizzabile non puo' essere costruito secondi i canoni che ti sei imposto. Metti sul piatto eventi non controllabili ... es una bufera di vento ... come pensi di frenare le pale perche' non ti si stacchino per forza centrifuga?
Nei profili reali il controllo e' inerente, cioe' il profilo stalla da solo sopra una certa velocita' limitando i giri ... nel tuo caso questo non avviene ....

Electron credo che anche le pale in pvc stallino. Per quanto imperfetta, la loro curva costituisce comunque un profilo alare, simile a questi:



Certo Bengio non devi usare tubi piccoli ma di un certo diametro, sennò hai una forza "drag" troppo accentuata.

rispondo a Elektron: chi ti ha detto che non abbia pensato a un sistema di frenatura? eh eh.. ad ogni modo, per frenare le pale uso un sistema molto elementare, creo uno snodo sull'asta che sorregge l'aerogeneratore, proprio vicino all'alternatore. Questo snodo crea una rotazione rispetto al piano orizzontale di circa 45° (al massimo) verso l'alto.
in pratica, quando arriva una bufera, succede che il rotore si direziona verso l'alto e la forza del vento sulle pale si riduce di molto. Devo vedere ancora come realizzare questo snodo.Dovrei metterci una molla e farlo decentrato in modo che il peso dell'aerogeneratore faccia si da tenere una posizione sempre parallela al piano orizzontale e che solo in caso di forti venti si alzi. Magari faccio dei test direttamente sul posto e sposto in avanti o in dietro l'aerogeneratore.
Ad ogni modo non mi importa se le pale si sfasciano (tanto quello sarebbe l'unico danno che potrebbe capitare), le rifarei più resistenti o più aerodinamiche. Non ci perderei nulla (anzi ci perderei 12 euro e 2 ore), xkè, ad esempio, il supporto ove installare l'aerogeneratore è un tubo di ferro zincato per tubature, spesso 2- 2,5 pollici, per cui quello non si andrà mai e poi mai a piegare. I bulloni, i dadi, le rondelle, e tutte quelle parti ultra resistenti le riutilizzerei. Così anche per i cavi e il resto. Se l'alternatore si bruciasse ne avrei altri a disposizione.. e con il controllore di carica non farei mai arrivare i problemi fino alle apparecchiature elettroniche.

una domanda: tutti voi mi avete consigliato di montare dal lato dritto o che cmq era indifferente. ma ditemi una cosa: se il vento giunge sul lato frontale della pala (quello dritto) e viene incanalato sul lato parallelo al vento (quello tagliato in obliquo), come si potrà avere un rendimento ottimale se il lato che accoglierà il vento (quello frontale) sarà più grande del lato che servirà per far ruotare la pala(in quanto tale lato è tagliato in obliquo)?
io credevo che il lato con maggiore "capienza" (ovvero quello frontale) montato come voi mi avete consigliato, avrebbe spinto eccessivamente le pale in dietro (le avrebbe sollecitate.. stressate)e il vento direzionato al lato obliquo sarebbe stato solo una parte di tutto il vento giunto sul lato dritto (molto di esso si sarebbe disperso.
Io avevo invece pensato di fare il contrario.. cioè di montare le pale dal lato obliquo. questo avrebbe snellito la pressione frontale sulla pala e l'avrebbe incanalata tutta sul lato dritto (e capiente), senza perdite e con maggiore rendimento. trovate sia illogico quello che ho pensato?

Volevo inoltre aggiungere che trovo inutile dibattere creando un diverbio tra chi ne capisce e chi no.. siamo tutti legati dalla voglia di apprendere e di creare qualcosa di utile: l'energia pulita. ed economica naturalmente!!
quello che spero è che i consigli futuri saranno consigli e non opinioni, e se qualcuno pensa che una cosa non funzionerà mai, allora può tenerselo per se, perchè tanto non serve a nulla scoraggiare. magari può commentare i mezzi in maniera costruttiva, cioè trovandone le falle (nel caso ce ne siano), ma secondo me dovrebbero commentare pezzo per pezzo e non tutto il progetto. Io sono convinto che, come dici te, Rudolph, il ferro, l'acciaio, il legno, il rame ecc ecc, abbiano un costo, ma in natura esiste il riciclo, e le cose vecchie che si possono riutilizzare sono anch'esse in legno, ferro, rame, acciaio ecc. una lavatrice buttata in quanto passata di moda o per via del calcare o di una resistenza bruciata, ha in se un potenziale utilizzabile al 100%. Ringrazio cmq Rudolph del consiglio che mi ha postato nell'altra discussione: anche un mio prof che io stimavo molto diceva di porsi degli obbiettivi e di scomporre i grossi problemi in piccoli problemi da studiare e analizzare singolarmente.

Qualcuno può leggere tutti i post e provare a rispondere all'ultimo? Grazie in anticipo.

Mi viene il dubbio di aver compreso male la domanda. Non tenga conto della mia precedente risposta. In mancanza di chiarezza (la pala è un pezzo di tubo o no?... ) rinuncio a esporre i miei punti di vista.

Bengio quelle pale non lavorano per "pressione frontale" se non nei primissimi giri quando la velocità è minima.

Il principio di funzionamento che dici tu è quello delle pale dei mulini multipala alla texana



Le pale per generazione di energia elettrica funzionano su un principio diverso. Ora per spiegarlo mi servirebbe un mezzo libro.

Per fortuna c'è qualcuno che l'ha già scritto Qui trovi tutto quel che ti serve sapere per iniziare con un po' di teoria aerodinamica

http://www.scoraigwind.com/wpNotes/bladeDesign.pdf

E' in inglese ma è fatto davvero bene.

P.S. Informazioni base in Italiano possono essere reperite qui:

http://csaslirelli.scuole.piemonte.it/medi...oweb2/index.htm

rispondo a andy48: si, la pala è un pezzo di tubo, aveva capito bene. Probabilmente sono io che non riesco a spiegarmi bene.
Può darmi del tu comunque.
se i miei disegni non sono chiari proverò a farne degli altri e aggiungerò una spiegazione più comprensibile.

rispondo a Rudolph: la mia intenzione non è fare un aerogeneratore alla texana. Circa il sito scoraigwind devo dire che lo conoscevo già, e dalla lunghezza delle spiegazioni e dai disegni si comprende che deve essere ottimo, il punto è che non riesco a tradurre in breve tempo, per cui non riesco a utilizzarlo. Circa il sito italiano.. è proprio di base!!! sappi che nonostante sia un principiante qualche base teorica me la sono studiata!

Quello che chiedo è un consulto "non standard". Caro Rudolph (io in genere tendo a dare del "tu") il fatto che la pala non sia standard (mio padre è falegname e mi basta poco per realizzarla in legno. Ma il legno non mi ispira) per il tipo di aerogeneratore che vorrei creare io, non dovrebbe essere un intoppo così importante. Non credo che tali pale non girino o che non vadano bene?
hai provato mai a fare delle pale come quelle che ho fatto io?confido in una risposta veritiera.
Presto farò un nuovo post con disegni e spiegazioni migliori. Proverò a rendere più comprensibili i miei interrogativi.
Grazie per la paziente attenzione.

Quoto Rudolph per quanto riguarda questo link:

http://www.scoraigwind.com/wpNotes/bladeDesign.pdf

Mannaggia era un po' che non riuscivo piu' a ri-localizzarlo ... anche se ricordavo della sua esistenza ...

E a bengio26 ... se tuo padre fa' il falegname perche' non sfrutti l'occasione?
Il motivo forte che dovrebbe spingerti e' scritto proprio nel pdf ... si ottengono circa 1000 W nella migliore delle ipotesi con un rotore di 3 metri ... non vedo come tu possa raggiungere l'obbiettivo che ti sei prefisso pretendendo di utilizzare dei cucchiai come nei mulini idro ... quindi leggi il pdf che contiene tutte le risposte alle domande che poni. Poi fissati un obbiettivo e rivedi il progetto ...
Per dire ... anche una Savonius fra due ruote di bicicletta fornirebbe piu' potenza rispetto alla configurazione che ti proponi. Anche la questione sicurezza non e' da sottovalutare ... es ti si stacca una pala che viaggia a 300 Km all'ora ti sfonda una finestra e va finire per far male a qualcuno ...
Il legno e' il materiale per eccellenza ... naturalmente non e' che basti un falegname per mobili ... ci vuole un falegname per costruzioni aeronautiche ...

Come promesso ecco a voi un nuovo post chiarificativo comprensivo di 3 nuove immagini.
Premesse: le pale che ho già costruite non le ho fotografate xkè stanno a casa della mia raga. Faccio i miei esperimenti da lei in quanto vive in una casa in campagna e ho allestito il mio "laboratorio"personale proprio da lei. oltretutto il ferrovecchio e le cose che utilizzerò sono proprio nella sua vasta campagna, angolo rottami!
Le foto che riporto qui di seguito dovrebbero commentarsi da sole: il rotore esemplificativo è realizzato con un pennarello e con un rotolo di carta igienica tagliato in tre parti, di cui 2 di esse sono state rimodellate e trasformate in pale. Spero che nessuno pensi che il giocattolino da me realizzato serva a qualcosa!!! il suo umile scopo è quello di aiutarmi a spiegare quale è il mio punto di domanda.

Come si può ben vedere già dalla figura 1, vi sono 2 "pale" identiche montate in maniera differente. Una delle 2 pale ha il lato dritto evidenziato in rosso, l'altra ha il lato dritto evidenziato in giallo. Una è stata montata dal lato dritto (quella in giallo) e una è stata montata dal lato obliquo (quella in rosso). ora, con le sole vostre capacità deduttive, e NON con dei modelli schematici standard, riuscite a dirmi quale delle due è montata nella maniera corretta? e soprattutto perchè?
ps. non è importante sapere che una gira in un senso e una nell'altro, non mi interessa. quello che mi interessa è come il vento interagisce con tali tipi di pale. Non vorrei formule generiche ma commenti diretti e specifici di questo modello da me proposto. Spero di non esigere troppo. Le mie non sono pretese, sono domande fatte a chi vuole rispondere.

Rispondo a Elektron: mio padre non è un semplice falegname, è un artigiano del legno, per cui non sarebbe difficile per lui realizzare le pale in legno.. Probabilmente seguirò il tuo consiglio, ma solo dopo aver visto come le pale che ho creato funzionano. Circa la sicurezza stai pur sereno: le prove verranno effettuate a un centinaio di metri dall'abitato.
Circa le pale: sappi che non sono dei cucchiai!! se le fissi da un lato e se le modelli come ho fatto io ottieni delle pale normali!se vedi le foto esemplificative te ne accorgerai.

Attached Image

Bengio, no, non ci ho mai provato.

Noi (siamo in due ho un "socio"), abbiamo scelto una strada diversa. Perchè diverso è l'obiettivo. La turbina eolica che stiamo cercando di costruire noi ha come finalità la connessione in rete. Quindi voltaggi più elevati, bobine diverse, e soprattutto TSR (tip speed ratio) più elevati. A quelle velocità la pala è sottoposta a forze centrifughe tali che il PVC, ma anche il PEHD, perdono il loro vantaggio costo/prestazione. Le alternative restano il legno per le piccole dimensioni e la fibra di vetro/carbonio resinate quando si va oltre una certa dimensione.

Per ora stiamo realizzando un piccolo modello, non prevedo produrrà più di qualche centinaio di watt. Ma ci serve proprio per vedere i punti deboli del progetto e correggerli.

Questo è il "cuore" della turbina. Il gruppo cuscinetti ruota di una fantasmagorica Fiat Panda



Questi invece sono i due rotori presi giusto ieri, ottenuti da una lamiera decapata di 4mm di spessore, tagliata ad acqua, ed il supporto per lo statore. Ho messo un calibro vicino per rendersi conto delle dimensioni





I magneti sono 40x20x5 mm.





Qui c'è come realizzare pale in pvc passo passo.

http://www.yourgreendream.com/diy_pvc_blades.php

Come vedi è il lato "rosso" che deve tagliare il vento.



Presta attenzione al fatto che la pala è inclinata. Quindi non puoi imbullonare il lato lungo al piano di rotazione, ma devi metterci un distanziatore inclinato, oppure posizionare i bulloni più "centralmente" sulla pala. Alla fine la corda (la linea che congiunge l'entrata e l'uscita della pala) deve essere sui 4-6 gradi rispetto al piano di rotzione.

Edited by Rudolph - 8/5/2007, 13:17

Mi piace chi fa delle prove pratiche per verificare eventuali malfunzionamenti.. Dato che io sono arrivato al rotore, mi puoi spiegare come hai fatto quel rotore? è molto bello. ma credi che 4mm bastino (non so che pale ci vuoi mettere). e credi possano bastare anche per il mio progetto? volevo sapere anche perchè hai decapato la lamiera (sono ignorante in materia, e cercando il termine decapaggio sul web, ho compreso che si tratta di un lavaggio con materiali elettrolitici). Per taglio ad acqua intendi quello che intendo io, ovvero un taglio con una serra che bagna in continuazione il supporto da tagliare?
la mia soluzione era invece di utilizzare 3 barre di ferro sadate tra loro o 120°. credi che possa andare bene ugualmente come soluzione?
Mi auguro cmq di ricevere altre risposte sull'aerodinamica delle pale.

4mm è lo spessore massimo che ho trovato a catalogo. Aspettare un mese per avere la lamiera da 6 o da 8 non mi garbava. E' decapata perchè.... ce l'avevano così. Però alla fine è un vantaggio, meno rogne in fase di verniciatura. Per far bastare i 4mm se noti ho modificato leggermente il progetto di Hugh Piggot, realizzando 8 fori esterni (che po saranno allargati e filettati) invece di usare i 4 centrali per tutta la lunghezza. Questo è il motivo per cui i due rotori sono diversi. Con questo ho anche risolto il problema di cercare una barra filettata con filettatura non metrica, perchè la filettatura dei bulloni auto è diversa (trovare quei 4 bulloni neri ha richiesto un pomeriggio intero)

Il taglio ad acqua è il taglio eseguito mediante un getto ad altissima pressione di acqua (con l'aggiunta di un abrasivo tipo sabbia) del diametro di circa 1mm. Lo fa una macchina a controllo numerico che in ingresso prende un disegno di autocad. Il vantaggio è soprattutto nella precisione (circa 0,1mm) e nel fatto che non modifica la qualità del materiale come i tagli termici. Io l'ho usato perchè ne avevo uno vicino ad un costo non elevatissimo. Per ottenere una raggiera esagonale con tutti gli spigoli raccordati in modo preciso è una manna dal cielo.

Edited by Rudolph - 8/5/2007, 14:28

Per Rudolph: sappi che il post ove mi fai vedere le foto non lo avevo visto interamente!!! mi sembrava che finisse dopo l'immagine dei 2 rotori con in mezzo il calibro e invece mi hai anche postato l'aerogeneratore con le pale in pvc.. te ne sono grato.. non lo avevo proprio visto, mi devi scusare. E' per tale ragione che ho chiesto di avere cmq altre risposte circa l'aerodinamica delle pale. Cmq il perchè non me lo spiego ancora. Tu credi di sapermelo spiegare in maniera elementare? Quello che non riesco a capire è il perchè quel piccolo pezzettino di lato obliquo dovrebbe riuscire a far ruotare nel migliore dei modi l'aerogeneratore.
un'altra cosa: non mi hai risposto circa il rotore: credi che saldare 3 lamine possa essere una buona trovata? vedi il rotore nella figura..
i punti grigi sono quelli da fissare al gruppo cuscinetti di una marbella!! i restanti sono da fissare alle pale. credi che le saldature possano cedere? e le lamine da 0,5cm x 27,5cm(fino al centro del rotore) x 5cm di larghezza credi siano troppo pesanti?

ops scusate, ho dimenticato la foto.. eccola..
Domanda x elektron: ma sei un m o una f? te lo chiedo xkè elektron significa ambra, per cui..

Attached Image

Ciao a tutti

CITAZIONE (andy48 @ 8/5/2007, 09:55)

...rinuncio a esporre i miei punti di vista.

Caro Andy48 non farlo! a prescindere da quello che dice bengio26 che a mio avviso si sta allargando un po' troppo,...conoscendoti per fama e per quello che hai pubblicato, i tuoi punti di vista mi interessano molto come penso interessino ad altri...

Salutoni
Furio57

rispondo a furio57:
in che senso mi starei allargando? mi posti le frasi dove sembro arrogante? Le mie intenzioni sono sempre pacifiche e mai di carattere collerico. In questo forum io cerco semplicemente di apprendere, e laddove non comprendo, chiedo chiarimenti. Il mio modo di fare può definirsi inappropriato?
Tengo a precisare che il "testo scritto" non è facile da interpretare in maniera univoca.. purtroppo non si "sente" il tono con cui si scrive e di conseguenza tutto potrebbe essere equivocato. Io scrivo sempre cercando di essere gentile quanto più possibile, e nel caso incontrassi punti di vista differenti dal mio, allora ci si può dibattere senza scontrarsi, ma semplicemente rapportandosi.
Il tono che sto usando ora è di tipo cordiale e riverente; se quello che ho scritto fino ad ora è stato letto diversamente da come io l'ho proposto, la prego di rileggerlo in chiave amichevole.

distinti saluti
bengio26

Rispondo a Furio57. Grazie per gli apprezzamenti.
Dopo aver visto i chiari disegni postati da Rudolph, confermo la mia prima risposta (pala fissata sul lato dritto).
A Bengio26.
Personalmente ho inventato poco e ho sempre cercato di sfruttare l'esperienza degli altri per non imbarcarmi in esperimenti come un "apprendista stregone".
Consiglio sempre di leggere le esperienze altrui, specie che ora che molte realizzazioni sono minutamente descritte in Internet; ad esempio la serie di articoli su:
http://www.otherpower.com/turbineplans.html
Buon lavoro.