A completamento del discorso di ieri…

Giugno 26, 2009 at 7:15 pm | In Ventolone, tecnologia | 1 Comment

…riportiamo un grafico che più chiaro non si può!
Assumendo
una velocità del vento pari a 8 m/s;
diametro 2m;
altezza della pala 1m;
solidità 0,4 (molto minore di quella del Ventolone);
rapporto di trasmissione 10:1 (in modo da riuscire ad ottenre comunque il numero minimo di giri richiesto dall’alternatore, pari a 1200 giri/min);
a partire dai dati di windturbine-analysis e dai dati del generatore Marelli che abbiamo utilizzato si ricava questa figura:

In blu la coppia che il generatore eolico può fornire a un determinato numero di giri, in arancio quella richiesta dal generatore elettrico: come si vede la coppia del generatore eolico è sempre minore di quella richiesta, quindi quel generatore elettrico non è adatto all’accoppiamento.
Il nostro Ventolone, in base alle prove fin qui sviluppate, presenta valori di coppia maggiori di quelli in blu, ma sicuramente inferiori alla bisogna, quindi valgono le medesime conclusioni.
Riportiamo anche i dati, per completezza:

Vedremo il da farsi.
Per intanto segnaliamo un commento interessante giuntoci da Massimo Modelli, con relativo link su YouTube.

Curva caratteristica dell’alternatore

Giugno 24, 2009 at 7:02 pm | In Ventolone, tecnologia | Leave a Comment

Durante le prove in pista dello scorso martedì abbiamo collegato un alternatore di recupero Magneti Marelli AA125R, proveniente da una Fiat Panda.
Il collegamento non aveva finalità di misurazione perchè non avevamo ancora avuto il tempo di valutare e individuare le modalità migliori: diciamo che l’abbiamo messo per simulare al meglio la struttura e una prima ipotesi di trasmissione del moto, consci che un rapporto 15:1 era presumibilmente inattuabile.
Effettivamente durante le prove, una volta collegato alternatore e VentolONE per il tramite del sistema cinghia-pulegge, abbiamo appurato l’estrema difficoltà all’avvio, che avveniva ma portava comunque a velocità di rotazione del VentolONE dell’ordine di 20 giri/min, 300 giri/min sull’alternatore, con vento di 10m/s.
Un po’ delusi, speravamo meglio.
Ora, facendo un po’ di conti, appare evidente il problema:

  • a 10m/s ipotizziamo che il VentolONe estragga 150Watt; potrà fare di meglio, ora siamo in fase sperimentale… A 115 giri/min (picco max a vuoto) significa che sviluppava una coppia teorica all’albero pari a 12,5 Nm (potenza dissipata in parte in turbolenza)
  • con il rapporto 15:1 all’alternatore arrirebbero 1725 giri/min, appena sufficienti ad avviarlo, ma a quella velocità angolare il suddetto richiede circa 4 Nm di coppia, equivalenti all’albero del VentolONE a 60 Nm…IMPOSSIBILE che girasse!

Di fatto, con questo VentolONe così costruito è impossibile accoppiare questo alternatore, anche variando il rapporto di trasmissione: introducendo infatti un rapporto minimo di 11:1, si avrebbero 1200 giri/min all’albero dell’alternatore e 1,13 Nm, a fronte di una richiesta di 2,39 Nm.

Vedremo cosa andare a cambiare, presumibilmente le pale, in termini di lunghezza della corda, oppure aumentando il diametro del VentolONE stesso.

Generatore elettrico

Giugno 15, 2009 at 12:03 am | In Ventolone, tecnologia | 2 Comments

A ormai pochi giorni dalle “prove su strada” (e chi ci segue sa che non è un eufemismo!) stiamo apportando le ultime e sostanziali modifiche alla nostra macchina.

In particolare, per simulare un carico e contemporaneamente per valutare la potenza estratta abbiamo aggiunto un alternatore da autoveicolo (un Magneti Marelli AA125R 14V 45A) recuperato chissà dove.

L’utilizzo di un alternatore autoveicolistico di recupero può sembrare una scelta al ribasso e a livello hobbystico: invece, al di là degli innegabili vantaggi economici (ricordiamo che per ora il Ventolone è tutto farina delle nostre tasche, anemometro escluso!), nell’ottica di una realizzazione del Ventolone in Paesi in Via di Sviluppo pare la soluzione più semplice e pratica e di effettiva realizzabilità.
La trasmissione è ottenuta attraverso due pulegge, l’una sull’alternatore stesso (diametro 30mm), l’altra solidale al rotore (diametro 230 460mm) che garantiscono un rapporto di trasmissione di circa 7,5 15:1. Ora, se come nelle previsioni a 10m/s di velocità (36 km/h) il Ventolone girerà a 200 giri/min, all’albero dell’alternatore avremo circa 1500 giri/min, cioè l’automobile al minimo, più o meno…

Nella fotografia l’alternatore è collegato alla puleggia grande per il tramite di una cinghia trapezoidale serie A lunga 2275mm, decisamente troppo lunga, e che sostituiremo lunedì (accorciando l’interasse di conseguenza) con una di lunghezza pari a 1575mm.
Diciamo fin da subito che martedì non ci occuperemo ancora del rilievo della potenza estratta. Nell’aeroporto di Calcinate  del Pesce puntiamo a “verificare staticamente e dinamicamente” la struttura, altrimenti detto “assicurarci che non ci distrugga la bagagliera e la Panda stessa” … ;-) !

Voilà!

Novembre 14, 2008 at 12:30 am | In Ventolone, tecnologia | Leave a Comment

Ecco, più o meno, come dovrebbe apparire il Ventolone versione alpha 1, secondo le specifiche del post precedente:

e su YouTube possiamo vederlo anche in movimento (rallentato…).

Angolo di attacco e offset angolare

Novembre 13, 2008 at 5:39 pm | In Ventolone, tecnologia | 1 Comment

In base  ai grafici riportati si trae anche un’altra conclusione.
Infatti, dal momento che al crescere della velocità relativa si osserva un aumento del numero di Reynolds, e che al crescere del numero di Reynolds cresce il coefficiente di portanza e il rapporto CL/CD, allora appare evidente come sia opportuno sfruttare appieno tale effetto facendo sì che, nel punto sull’orbita delle pale in cui la velocità relativa è massima, cioè quando velocità del vento e velocità tangenziale sono allineate e iso-orientate, la pala presenti un angolo di attacco il più opportuno possibile, funzione del profilo della pala stessa.

Nel caso del profilo MVA-227 il picco del rapporto CL/CD si ha intorno a 5°.
Pertanto sarà necessario montare le pale con un opportuno offset angolare di 5°, come nella figura 2 indicato.


figura 1: soluzione SENZA offset angolare


figura 2: soluzione in presenza di offset angolare di 5°


figura 3: configurazione completa

Altri contatti e altri passi avanti

Novembre 13, 2008 at 2:00 am | In Ventolone, tecnologia | 2 Comments
Una ghiotta novità: Andrea Bedogni, studente laureando in ingegneria in quel di Varese, dove ha iniziato una tesi su tecnologie eoliche per PVS, ci scrive per fornirci alcune possibili risposte ai quesiti posti un po’ di tempo fa.
In attesa di capire se, come e dove incontrarci con lui e con il suo relatore per avviare una eventuale graditissima collaborazione, mi soffermo sul contributo offertoci.

Andrea suggerisce di:

  1. utilizzare una pala con corda lunga, perchè una corda lunga genera più portanza alle basse velocità. Tuttavia ciò incide sull’aspect ratio della pala (rapporto lunghezza / corda media) in senso negativo, perchè un aspect ratio ridotto aumenta la resistenza e le relative perdite. Quindi occorre anche aumentare la lunghezza della pala.
    Anche altre fonti sembrano concordare su quest’ultimo punto: peraltro, analizzando le stesse, emerge comunque come la variazione dell’aspect ratio non generi variazioni così significative per portanza e resistenza e relativi coefficienti, perlomeno al di sotto di valori pari a 20 (pala lunga 20 volte la corda…improponibile, per lo meno nei PVS e per il presente progetto !)

  2. meglio utilizzare una pala corta e un diametro del rotore grande, (relativamente l’una all’altro) aggiungendo delle
    pale, in un modello in pianta molto simile alle turbine Francis.
    Anche in questo caso altre fonti confermano, in particolare per poter progettare con tip speed ratio λ ridotti (condizione essenziale per n → ꝏ problemi…;-) ) è necessario avere coefficienti di solidità elevati al fine di ottenere coefficienti di potenza elevati;
  3. meglio una pala tozza e incurvata, per velocità ridotte.
    In tal senso un piccolo studio dell’influenza del numero di Reynolds sui coefficienti di portanza e resistenza conferma quanto suggeritoci.
    Tenendo presente che il numero di Reynolds può essere ragionevolmente approssimato con l’espressione Re=69000 ⨯ w ⨯ c, dove w è la velocità relativa del vento rispetto alla pala (w=λ ⨯ u, u:v elocità del vento indisturbato), è evidente dai grafici che seguono che all’aumentare della corda ↔ Re aumenta il rapporto CL / CD e quindi è confermato il punto 1, inoltre i profili  incurvati e più tozzi presentano CL / CD maggiore (GOE-227 e MVA-227) rispetto agli altri.

Nei grafici che seguono si sono considerate una velocità del vento u pari a 5 m/s e un λ = 1, da cui wMAX=10 m/s, e valori di corda pari a 0,2 m (pala corta) e 0,4 m (pala lunga).

Nella figura che segue: meglio una pala  incurvata e tozza

Nelle 2 figure che seguono: meglio una pala lunga di una corta (→ Re cresce)

Nelle figure che seguono: se Re cresce, CL/CD cresce, quale che sia il profilo

Concludendo, si comincia a intravedere quale possa essere la soluzione da adottare:

profilo MVA-227
corda c = 0,4 – 0,5m
λprogetto = 1 – 2
numero di pale N = 3 oppure 6
diametro rotore D = 1,5 m
lunghezza della pala l = 1 – 1,5 m  →  aspect ratio della pala = 2 – 2,5; solidità = 1 – 2

Stay tuned !

Quotidiana dose di calcoli

Settembre 1, 2008 at 9:13 pm | In Ventolone, tecnologia | Leave a Comment
Anche oggi menù a base di calcoli…
e anche oggi non ci siamo…

Ipotesi di partenza:

velocità del vento indisturbato: u=5m/s
tip speed ratio = 4 (prendendo per buono quanto riportato in figura)
pala sul modello CH-10 smoothed, corda 0,2m, altezza 2m
raggio del ventolone: 0,5m

Per punti, un po’ empiricamente diciamolo, si è ricavato il valore della portanza L attraverso FoilSimII,
noto l’angolo della velocità relativa del vento rispetto alla pala. Da tale valore di portanza è stato poi ricavato il valore della forza tangenziale utile F.
La coppia è stata ricavata come media ponderale dai valori delle forze, e la potenza di conseguenza.

Dai calcoli eseguito emerge che la potenza teorica ottenibile, a monte delle perdite meccaniche e fluidodinamiche, ammonta per una SINGOLA pala a 420 W… MAGARI !

La notte…porta consiglio!

Open Source e Ventolone

Luglio 5, 2008 at 10:58 pm | In PVS, Ventolone, tecnologia | Leave a Comment

Vorremmo rilasciare tutto ciò che stiamo studiando e progettando con una licenza del tipo Open Source,
aperta, disponibile per tutti. Un po’ come il software open source e i sistemi Linux (generalizzo).

Chi ne sa qualcosa? Chi sa darci una mano?

“Le idee migliori sono
proprietà di tutti” – Lucio Anneo Seneca

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