Archivi giornalieri: 24 gennaio 2012

Alette e palette – blades improvements

Altre modifiche in corso! Al fine di ottimizzare le prestazioni, in analogia con esperienze analoghe (vedasi windgenkits e la discussione su vawts.net) abbiamo pensato di integrare delle alette di estremità alle pale, per recuperare l’energia altrimenti persa in turbolenze, scie e vortici.

In letteratura aeronautica si parla di un 2-3%. Nel nostro caso anche questo aspetto è da verificare sperimentalmente.

Maggiori informazioni anche semplicemente su wikipedia.
Peraltro, per non realizzare ex-novo le pale stesse e i profili, abbiamo pensato per ora di applicare semplicemente una piccola sagoma alle due basi, come si vede in figura, ancora una volta realizzati per il tramite di Vectorealism:


La versione definitiva prevede già fin d’ora l’integrazione delle alette nella sagoma stessa.

In order to improve turbine efficency we added two winglets to each blade, one on each side, just like windgenkits and vawts.net.

PASWAT says:

Winglets will create a small increase in the lift to drag ratio, and that will create a small increase in the overall energy conversion. Most of the energy conversion for conventional VAWT occurs on the upwind pass of the blades (about 80%). So if the winglet extends inward from the blade, it will have the most effect. A winglet extending outward from the blade must be considered from the perspective of added drag when upwind versus less tip vortex losses when downwind.

This improvement aims to reduce vortex, blade tip losses: it should be around 2-3%. Obviously we need to test this.
As you can see in the above images, we simply added a thin shape to the external airfoils, just to mantain the previous ones and reduce costs. The final version will include the winglets directly in the whole structure.

Nuovi dati – Datalogging goes on

Nuovi test, nuovi dati, ancora difficoltà.

In una giornata particolarmente ventosa, venerdì 20 gennaio, abbiamo pensato di sfruttare l’occasione e misurare dati più realistici, avendo a che fare con vento “vero” a terra dell’ordine di 3-4 m/s, più che sufficienti per avviare la nostra piccola turbina. Purtroppo abbiamo avuto la dabbenaggine di non fissare il VentolINO al suolo, con conseguente rovinosa caduta della torretta e della turbina quando girava, più o meno, a 200 giri/min… caspita, un disastro! Il weekend è trascorso perciò nella riparazione del danno (oltre all’esternazione di colorite espressioni 😉 ) e nella nuova acquisizione di pochi dati, ancora con turbina priva di carico.

Ebbene, ancora non siamo ai risultati attesi: ci aspetteremmo valori di λ intorno a 1,4 – 1,5 , invece otteniamo poco più di 1,0. Eppure stiamo lavorando in similitudine geometrica e fluidodinamica con il VentolONE big!

prestazioni del VentolONE big
prestazioni (parziali) del VentolINO

Abbiamo avuto modo di notare, tra le altre cose, come il fissaggio delle pale sia particolarmente arduo, anzi, di fatto impossibile nella configurazione attuale: già a 100 giri/min queste subiscono una accelerazione centrifuga del centro di massa (posto, a circa 45mm dal perno di fissaggio) pari 2,6 g (circa 26 m/s2), che non è uno scherzo! Facile immaginare quello che poi accade nella realtà, cioè una “apertura” delle pale che, a lungo andare, tende a frenare la turbina stessa e a far scendere λ intorno a 0,75. Effettivamente non abbiamo pensato di misurare l’angolo di attacco dopo pochi giri, per vedere se lo spostamento è immediato, il che giustificherebbe il valore ridotto di λ. Rimedieremo!

Conclusioni parziali: accidenti, queste pale vanno fissate in qualche maniera! magari anche drastica (un ulteriore perno), pur di poter sviluppare test accurati e raggiungere l’obiettivo di definire i parametri ottimali per il nostro VentolINO.

Inoltre: l’apertura delle pale suggerisce un possibile sistema per la frenatura dinamica della turbina: come da figura che segue, si potrebbe immaginare un sistema a molla, con molla non lineare, che intervenga solamente oltre un certo numero di giri: da pensare!

(image from an unknown turbine report)

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As anyone can see in the above images we are getting on with tests. Unfortunately a wind gust dropped the VentolINO turbine down, so it took all the weekend to repair the damage: damn!

So we have some new data, but always lower than what we expected: since we works in geometric and fluid dynamics similarity, λ should reach a 1,4 – 1,5 value, like past summer. We noticed blades always pitch from 9 degrees outside, and than turbine comes to a smooth stop. So this could be the reason: it depends if it happens immediately, already at a low RPM. If so, a possible solution could be to add another one pin to prevent pitching.

This could also be a possible way to dynamically to slow down turbine RPM, may be with a non linear spring, just like the above image.