Düsenform ? welche?

freudi

User
Hy an alle,

da ich momentan für meine C&C L39 mit 100er Stumax eine ca. 43cm lange, neue Düse bauen muß, kam mir der Gedanke eventuell eine Form zu drechseln.

Die Frage ist nun, welche Form ist Aerodynamisch die Beste???

düse.JPG

Variante 1 ist die Typische "Folien Form"
Variante 2 gerundet sicher besser als nur gerade, oder?
Variante 3 gerundet Verjüngung weit hinten
Variante4 gerundet Verjüngung weiter vorn mit längerem geradem Stück am Ende
Variante 5 ????

Welches ist die beste Form oder giebt es da genaue Vorgaben?

Gruß
Freudi
 
Gerade Olivers Düsen haben mich zum überlegen gebracht.
Die sind gerundet, aber aufgrund ihrer unterschiedlichen Längen
doch auch unterschiedlich ausgelegt.
Und da ich 43cm zu Verfügung habe möchte ich alles richtig machen.

Freudi
 
Vor allem bei langen Schubrohren empfiehlt es sich über eine lange Strecke die Geschwindigkeit gering zu halten um wenig Verluste zu haben. Soll heißen: Du bleibst auf dem lange auf dem Impellerdurchmesser und verjungst nur das letzte Stück (in deinem Fall ca. 7-10cm) auf den gewünschten Auslassdurchmesser. Ob der Übergang dann verrundet ist spielt in diesem Fall aus aerodynamischer Sicht keine große Rolle. Falls du das Schubrohr aus GFK herstellst, bietet es wohl fertigungstechnische Vorteile, wenn du das WeMoTec Design kopierst.

Grüße,
Markus
 
Theorie und Praxis

Theorie und Praxis

Hi Freudi,

guckst Du hier:

http://www.schuebeler-jets.de/know-how/gestaltung-der-kanaele.html

Mach die erste Version damit machst Du keinen Fehler, zerbrich Dir den Kopf nicht unnötig. Eine schlechte Spannungslage deines Akkus hat deutlich mehr Auswirkungen als der Unterschied zwischen Nr. 1 und Nr. 2, habe das an meiner F-20 in der Praxis getestet. Außerdem ist das Ergebnis sehr stark von der Strahlgeschwindigkeit abhängig und somit von der Gasknüppelstellung ;)


Gruß Jürgen
 
Hallo Jürgen,
ich muss dir zustimmen, den Unterschied zwischen 1 und 2 wird man wohl nicht merken, aber ich bin der Meinung, dass viele kleine Steinchen auch ein großes Mosaik ergeben können. Da ein Prozentchen in der Luftführung, dort ein guter Akku, dazu noch ein paar Extra-Watt von einem hochwertigen Motor, geringe Spaltmaße, saubere Deckeln am Fahrwerk und vielleicht auch noch das richtige Jetwetter :D und plötzlich wird aus einem guten Jet ein sehr guter Jet.
Den Ausführungen auf der Schübeler HP ist wohl wenig hinzuzufügen. Genauso hab ich es gemeint! Und ich denke auch, dass der Bauaufwand dafür nicht wirklich höher ist als für Nr.1 (und ich weis wovon ich rede, weil ich meine Schubrohre eigentlich immer so gestalte)

Grüße,
Markus
 
Ich bin ganz bei Markus, Variante 4, und davon ca.5-10 cm hinten gerade, die Einschnürung über ca. 15-20 cm, den Rest davor gerade.
Variante 1 ist die Schlechteste, obwohl die Diskussion bei heutigen Leistungen (und der Bereitschaft vieler Modellflieger auf Wirkungsgrad an vielen Stellen zu verzichten) eher akademisch ist.
Wenn der Auslaß ein Stück weit parallel läuft, dann hat das übrigens Einfluß auf das Geräusch. Endet der Auslaß schräg, dann ist das zum Teil lauter.
Die Form unserer Düsen (die sich im übrigen mit der neuen Produktion nochmal etwas geändert hat), hat übrigens nicht in erster Linie Fertigungs- oder aerodynamische Gründe.
Hintergrund ist, daß eine solche Düse ja in verschiedenen Modellen eingesetzt wird und deshalb universell sein muß, besonders im Hinblick auf die Länge.
Und sinnvoll kann man eine Düse mit Kragen am vorderen Ende halt nur von hinten weg kürzen.

Oliver
 
Hi,

Ich stehe vor dem gleichen Problem für meinen 120iger.
Ursprünglich dachte ich auch an die "Folien" Variante, aber hier und da eine Verbesserung wirkt sich sicher aus.
Da ich keine Styrosäge habe möchte ich ein 120iger Rundmaterial verwenden und dann etwas schleifen.
(danach Schrumpfschlauch drüber und fertig)

Habt ihr Ahnung wo ich sowas bekommen könnte?

Gruß

Manfred
 
Hi Manfred,

guck mal im Sanitärbereich bzw. bei Entwässerungsrohren im Baumarkt. In der Größe könnte was zum abformen dabei sein. Für kleinere Durchmesser bin ich bei Haarspraydosen fündig geworden...

Gruß,
Harald
 
Moin,

Styrodur oder Styropor aus dem B.Markt lässt sich wunderbar verwenden. Ein Urmodell aus Balsa, so wie es der Frank Feldhaus in einem thread schön beschrieben hat, wäre auch eine schnell realisierbare Methode.

Zu den verschiedenen Düsenformen behaupte ich mal macht keine den Kohl mehr oder weniger fett. Was du vorne reinsteckst, kommt auch hinten raus. Entscheidend ist schlussendlich der Auslassquerschnitt wie wir alle wissen. Viel wichtiger ist es scharfe Kanten zu vermeiden und geschmeidige Übergänge Impeller/Düse.
 
Wow, ich bin beeindruckt wie viel Zeit ihr für den Modellbau zur ferfügung habt, wenn ihr sogar für ein Schubrohr Urmodell baut und Schubrohre laminiert. Ich mache meine Schubrohre fast immer aus Zeichenkarton (GZ Papier). Das Material ist in jeder Papierhandlung erhältlich, lässt sich sauber zuschneiden, einfach verkleben, die Oberfläche ist glatt genug und für die Scaleoptik lässt sich das Papier vor dem Zusammenrollen in Grau- und Brauntönen bemalen. Einziger Nachteil: Es sollte nicht total nass werden, aber wer fliegt schon strömenden Regen (und leichter Nieselregen ist kein Problem, habe ich schon öfters probiert :D ) Somit bekommt jeder meiner Jets ein maßgeschneidertes Schubrohr mit dem passenden Auslassdurchmesser usw. und ist in ca. 10min fertig.

Grüße,
Markus
 
Wow, ich bin beeindruckt wie viel Zeit ihr für den Modellbau zur ferfügung habt, wenn ihr sogar für ein Schubrohr Urmodell baut und Schubrohre laminiert. Ich mache meine Schubrohre fast immer aus Zeichenkarton (GZ Papier). Das Material ist in jeder Papierhandlung erhältlich, lässt sich sauber zuschneiden, einfach verkleben, die Oberfläche ist glatt genug und für die Scaleoptik lässt sich das Papier vor dem Zusammenrollen in Grau- und Brauntönen bemalen. Einziger Nachteil: Es sollte nicht total nass werden, aber wer fliegt schon strömenden Regen (und leichter Nieselregen ist kein Problem, habe ich schon öfters probiert :D ) Somit bekommt jeder meiner Jets ein maßgeschneidertes Schubrohr mit dem passenden Auslassdurchmesser usw. und ist in ca. 10min fertig.

Grüße,
Markus

Hi,

sag ich doch, zu viele Theoretiker hier, ich möchte den Piloten sehen der den Unterschied zwischen Nr.1 und Nr. 4 so in der Praxis präsentieren kann, dass der Unterschied zu bemerken ist :D
Klar, die Grundregeln der Aerodynamik sollte man einhalten aber man muss keine Doktorarbeit daraus machen ;) Vermutlich bremst eine leicht abstehende Fahrwerkstür mehr als Leistungsgewinn aus einer Schubrohrveränderung zu gewinnen ist.

Gruß Jürgen
 
@ Jürgen,
ich zähle wohl zu den schlimmsten Theoretikern überhaupt, aber wenn es genug ist, dann ist es genug :D
Grüße,
Markus
 
Freudi baue die 4. Variante, aber bitte bitte nicht aus Pappe. Modellbau erfordert hier und da nun mal Zeit, das ist doch dass schöne daran. Außerdem hat dein für viel Geld erstandener Stumax das nicht verdient durch eine Toilettenrolle zu Husten. Aus GfK ist sowas flott hergestellt.
 
..... Außerdem hat dein für viel Geld erstandener Stumax das nicht verdient durch eine Toilettenrolle zu Husten.....
:D:D:D:D

Mir ist doch in der Luft das Folien-Schubrohr implodiert und da möchte ich in Zukunft was stabileres.
Die Ursache für die Implusion habe ich zwar beseitigt, aber sicher ist sicher.

Ich habe die Möglichkeit große Teile zu drechseln, daher kam die Idee aus Styrodur ein Rohr zu formen und wenn ich das auf diese Weise mache, kann ich jede runde Form erstellen und die Verjüngung dort ansetzen wo ich will.

Ob ich es aber so mache, oder doch den einfacheren Weg gehe, und nur ein gerades, aber stabiles Rohr fertige ist mir noch nicht klar.
Ich habe mir mal die beiden möglichen Formen zum Vergleich masstäblich aufeinander gezeichnet (gerade und geschwungen) und bei 430mm Länge von 100 auf 80mm Verjüngung ist der Unterschied kaum zu sehen, ich denke je kürzer die Düse ist desto spürbarer ist er Unterschied, der Ein- und Auslass bleiben ja gleich.

Mir ging es hier um die grussätzliche Physik und da war die Info: den Kanal länger gerade zu lassen, damit die Geschwindigkeit / Reibung gering bleibt und die Info: gerader Auslass verringert die Lautstärke, sehr interessant.

Gruß
Freudi
 
Hallo an alle,

bei Version 4 würde ich ohne das Wissen der Berechnung die Finger von lassen. Das Problem ist, dass diese Düsenform einen Krümmungswechsel aufweisst. Im ersten Teil der Düse existiert durch die Krümmung nach innen ein negativer Drockgradient, die Partikel werden positiv beschleunigt und dort sind keine Probleme zu erwarten.

ABER, im Teil wo der Krümmungswechsel stattfindet, wird die Strömung verzögert, und der Druckgradient wird positiv. Das hat zur Folge, das bei der falschen Formauslegung des hinteren Teils der Verjüngung die Strömung ablösen wird im Rohr. Die Reibung wird dementsprechend stark erhöht. Man muss diesen hinteren Teil, der konkav ist, sehr sorgfältig berechnen, damit der Drucksprung gleichmässig und moderat ausfällt. Rein praktisch heisst das, die Krümmungsstärke sollte über einen möglichst langen Bereich sich ändern um den gradient niedrig zu halten. Wenns zu lang ist, kostet es aber wieder mehr Reibung. Daher sollte man das z.b. in ANSYS Fluent oder anderen Fluidprogrammen verwenden, und wenn man diese Möglichkeit nicht hat, lieber auf Form 1 zurück greifen, da diese solch Problematik der Ablösung designbedingt nicht hat.

Viele Grüsse
Robert

P.s: Anbei ein Bild(eigenes) einer berechneten Kontur eines Windkanals Einlaufs. Man sieht hier gut, was für starke Druckgradienten in der Einschnürung entstehen, wenn man es falsch auslegt(Bei der Skalierungsachse sind die Vorzeichen zu drehen)
 

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Hallo Robert,

gestatte mir bitte einen Einwand, damit hier nicht der Eindruck entsteht, man könne Äppel mit Birnen vergleichen.

Deine Ausführungen sind soweit korrekt, allerdings hat das gezeigte Beispiel einen quadratischen Querschnitt, während die Düsen 1 - 4 nach meinem Verständnis runde Querschnitte haben. Diese sind doch weit unkritischer als von dir beschrieben.
Zweitens ist das Kontraktionsverhältnis bei deinem Beispiel sehr viel höher als bei den Düsen für unsere Impeller. Auch das verringert die von dir angesprochene Gefahr von - lokalen - Ablösungen.

Ganz nebenbei bemerkt, ich bin bei Strömungsberechnungen immer etwas skeptisch. Gerade mit Fluent haben wir bei Vergleichsrechnungen, die wir von anderen Firmen eingefordert hatten, schon eine Menge Mist gesehen. Alleine das Aufsetzen einer Rechnung kann das Ergebnis stärker beeinflussen als das Strömungsproblem selbst. Eine einfache Visualisierung der Strömung ist da so manches Mal effizienter - und richtiger.

Ich danke dir für dein Verständnis.

Gruß,
Harald
 
Mut zur Tat!! Die ModelBAUER!!

Mut zur Tat!! Die ModelBAUER!!

Hallo,
teils war das ja wirklich eine brauchbare Entscheidungshilfe, aber wenn man immer nur herumrechnet oder überlegt ob so oder so oder doch so.... dann würde der Baumgartner Felix wohl auch immernoch in einer Kapsel warten... :D;)

Richtig hilfreich sind meiner Meinung nach NACHVOLLZIEHBARE Argumente oder Beispiele, oder?

Ich hab zb. auch bei WeMoTec abgekupfert und bei meiner Saab105 zwei gerade Schubrohre aus Folie gemacht und am Ende eine kurze GFK Düse wie die, die bei WeMo-Oliver lange Zeit leider nicht lieferbar war - Danke für die Inspiration, Oliver ;)

Und zu dem Berechnungsbeispiel von Robert: Der Satz war klasse: "Man sieht hier gut, was für starke Druckgradienten in der Einschnürung entstehen,..."

Ich seh nur bunte Farben! Aber die sind schön.:D

Georg
 
Danke Robert, mit deinem CFD Beitrag nimmt die Diskussion richtig Fahrt auf ;). Jetzt haben wir alle Zutaten für eine flotten Thread (oder das er in wenigen Tagen geschlossen werden muss)
Nachdem ich allerdings mein Geld damit verdiene solche bunten Bilder zu produzieren, kann ich ein paar Dinge so nicht im Raum stehen lassen:
1.) Ob rund oder eckig ist hier einmal gleich, denn die Gradienten sind aufgrund der großen Querschnittsunterschiede so gross. (tritt bei unseren Impellerdüsen im Regelfall nicht auf)
2.) Ich kann in dem Bild nicht mal erkennen welche physikalische Größe aufgetragen ist.
3.) Wenn wir Tools wie Fluent (wohl eines der besten CFD Pakete überhaupt) in Frage stellen, dann stellen wir die ganze Physik in Frage. Wenn solche Tools bei so einfachen Fragestellungen falsche Ergebnisse liefern ist dies meist ein Userproblem.
4.) Die Problematik mit den Übergängen ist saugseitig und bei öffnenden Querschnitten einfach viel kritischer auf Ablösungen als bei einer Verengungen in einer Düse (noch dazu so kurz vorm Austritt)
5.) Solange wir von einer inkompressiblen Strömung reden (bei Luft in guter Näherung bis 100m/s, also 360km/h) benötigt man nicht unbedingt CFD um solch einen Sachverhalt darzustellen. Da reicht die Formel von Hr. Bernoulli, ein Bleistift und ein Ball Papier.

Ich möchte mich der Aussage von Georg anschließen, Aussagen wie "die Varainte xy ist die beste weil sie am fetzigsten aussieht" sind zwar gute Unterhaltung, bringen aber der eigentlichen Diskussion wenig. Was zählt sind fundierte Aussagen, Fakten, Messungen,... Heutzutage hat doch eh schon jeder Zweite einen Datenlogger im Modell. Stellt eure Messungen ins Netz, dann können wir darüber diskutieren und wir haben alle einen Benefit.

Vielleicht sollte man überhaupt einen Contest starten. Wer baut das beste Schubrohr! Bewertung nach Gewicht, Bauaufwand und aerodynamischen Verlusten.

Und um das ganze noch so richtig anzuheizen. Ich behaupte, dass ein Auslassdurchmesser, welcher um 1mm falsch gewählt wurde die Flugleistung mehr beeinträchtigt als der Unterschied zwischen den diskutierten Formen (von den Materialien rede ich da gar nicht)! Kennt jeder von euch den optimalen Düsendurchmesser für sein Modell?

Grüße,
Markus

P.S. @Hartmut: Ich habe nach deinem Posting eine Riesenlust bekommen euch in Bremen zu besuchen. Ich will diese gigantischen Klopapierrollen mit eigenen Augen sehen (100mm Innendurchmesser, 450mm lang) :D:D:D
...und sorry ich vergaß, ein Stumax hat natürlich mindestens ein Schubrohr aus Carbon verdient, ich hoffe es ist ok wenn mein billiger Jetfan weiterhin durch Klopapier fur** :D
 
Hui, da hab ich ja was losgetreten.

wie Markus schon schreibt liegen die Ergebnisse aus ANSYS meist am unwissenden Benutzer. Ohne ein mehrjähriges Studium im Bereich der Grundlagen der Fluiddynamik ist die Benutzung eines solchen Programmes sinnlos, da man nicht interpretrieren kann, was man überhaupt produziert. Dies ist ein grosses Problem heute gerade an Fachhochschulen. Man lernt vorallem dort solch Programme zu bedienen ohne selbst jeh mit RANS oder vorallem den fundamentalen Navier Stokes Gleichungen per Hand !!! in den Grundlagen ein par Jahre hantiert zu haben. Das ist eine fatale Kombination die dann zu den Problemen in der Industrie führen. Aber dafür brauchen wir nun den Bachelor Leuten weniger Lohn Zahlen....und stellen Sie daher gern ein um mal eben eine CFD Rechnung durchzuführen.

Die Einheit meines CFD Bildchens habe ich im Text erwähnt. Es ist der Druckgradient dpx/dx in Flussrichtung abgebildet. Dieser ist wichtig um eine Aussage über die Ablösung der Strömung zu treffen. Zusätzlich sollte man sich die Grenzschicht näher auf Rückströmung im Wandbereich als Nachprüfung ansehen. Dann kann man sich ziemlich sicher sein, dass Strömung abreisst.

Das Bernouli reicht ist völlig falsch. Wenn man weiss das keine Strömung abreisst...dann vielleicht, aber Bernouli betrachtet eine reibungsfreie Strömung und kann einen Beginn einer Ablösung nicht erklären. Bernouli dient allein dazu Geschwindigkeiten oder Druckverhältnisse reibungsfrei zu berechnen, wobei dies eine stark vereinfachte Lösung der Navier Stokes Gleichung einfach nur darstellt.

Wenn Ihr nachvollziehbare Argumente und Beispiele sucht....die gibt es zu hauf aus Papers online im Netz. Suchmaschinen wie scholar.google sind eine Möglichkeit. Es gibt unendlich viele experimentelle Messergegbnisse von Düsenverengungen und deren Shape dort. Man braucht nur ein wenig Zeit die Richtigen zu finden. Das stellt auch eine Möglichkeit dar, als RTR-Flieger seine Düsen zu optimieren, ohne einen grossen Background zu haben.

Zur Visualisierung.Wie will man die Strömungsablösung bei voller Strömungsgeschwindigkeit visualieren bitte ? Rauchfahne ?... An sich ist es sehr richtig das eine experimentelle Lösung die Sicherheit bringt, eine funktionierende Düse gebaut zu haben. Zum visualisieren muss man dann aber entsprechenden Equipment haben, z.b. PIV(Partikel Image Velocitmetry), PT(Particel tracking), welche beide einen optischen Zugang brauchen um ein Laser sheet Zugang gewähren, wobei die Bewegung der Partikel(die man auch erstmal einbringen muss ins Fluid..) getrackt(genauer nur bei PT, bei PIV wird ein statistisches Mittel über ein Pixel voller Partikel errechnet) wird durch eine Hochgeschwindigkeitskamera(2D Geschwindigkeitsvektorfeld), 2 Kameras(3D Geschwindigkeitsvektorfeld) oder 4 Kameras für eine volle 3D Visualisierung. Da diese Gerätschaften von 180k dollar angehen, bedient man sich gern der biligen Softwarelösung um einen ersten Anhaltspunkt zu bekommen(gerade als Firma die schnell Geld machen muss, um halt zu überleben). Betreibt man es richtig und damit experimentell, muss man entsprechenden Background als Weltfirma haben(Formel 1 Labels z.b.), oder halt an einer Uni sein, die experimentelles Equipment zur Strömungsvisualisierung zur Verfügung stellt.

Wie gesagt kann man sehr von den Ergebnissen aus Papers profitieren, wenn man sich ein wenig einliesst und die Ergebnisse von deren Experimenten mit dem entsprechenden Equipment profitiert. Es gibt keine Fast-Food Lösung. Ne Möglichkeit währe ein kleiner Teststand mit verschiedenen selbst laminierten Düsen und ner Waage zum Messen. Dann muss man sich keine Gedanken machen, was in der Düse eigentlich abgeht und bekommt ein Resultat, was wir ja hier eigentlich im Modellbau vordergründig suchen. Bin mir zu 90% sicher das selbst viele grosse Modellbau Fan-Hersteller diesen Weg gehen mit Testreihen und probieren, was ja kein falscher Weg im Modellbausektor ist :-).



Viele Grüsse und eine gute Woche euch noch
Robert
 
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