Springen naar inhoud

Exacte weerstandscoŽfficient van een eenvoudige vorm


  • Log in om te kunnen reageren

#1

HydraGene

    HydraGene


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 september 2012 - 13:48

Hallo,

Voor mijn stage ben ik bezig met het bepalen van een Cw waarde door lucht.
Hiervoor gebruik ik SolidWorks: Flow Simulation en een handberekening. De waardes hiervan komen nagenoeg overéén. Maar hoe weet ik nou dat die waardes kloppen? Ik heb dus een betrouwbare refferencie nodig.

Een betrouwbare refferencie is voor mij een betrouwbare en praktijk geteste waarde.
Wat ik graag van jullie wil weten is wat de exacte Cw waarde van een eenvoudige vorm is, met de eigenschappen van de vorm(afmetingen, snelheid enz.) en invloeden van buitenaf(temperatuur, dichtheid enz. van lucht).
Ik heb google afgezocht naar vergelijkbare waardes maar ik heb niks exacts gevonden. Allemaal algemene waardes, niet te vergelijken dus. De grootte van de vorm en andere eigenschappen is bepalend voor de Cw waarde.
Op internet is niet te vinden wat (bijvoorbeeld) de exacte waarde van een bol met een diameter van 50mm en een snelheid van 80km/uur die door de lucht vliegt is.
Dus ik zou blij zijn met een exacte waarde van een eenvoudige vorm (dit kan een bol, kogel, kegel, kubus, cilinder zijn).

Ik hoop zo spoedig mogelijk een antwoord te krijgen, van het stagebedrijf moet het ook zo snel mogelijk.
Alvast bedankt.

Veranderd door physicalattraction, 20 september 2012 - 16:12
Onnodige layout verwijderd.


Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 20 september 2012 - 14:18

De Cw waarde wordt internationaal de Drag Coefficient CD genoemd.
CD waardes worden experimenteel bepaald, dus verschillende bronnen zullen ietwat verschillende waardes geven.
Voor een bol is de CD sterk afhankelijk van het Reynolds getal. Op internet zijn tig grafieken hiervoor te vinden:
https://www.google.n...5OOaJ0AWvloD4DA
Merk op dat voor Re > 105 deze grafieken behoorlijk kunnen verschillen.
Hydrogen economy is a Hype.

#3

HydraGene

    HydraGene


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 september 2012 - 14:58

Reynoldsgetal = (dichtheid lucht * snelheid bol of lucht * diameter bol) / dynamische viscositeit lucht
Re = (1,225 * 22,222 * 0,05) / 0,00002 = 68054,9

Bovenstaande klopt toch?

Dat betekent dat de Cw waarde ongeveer 0,1 moet zijn. Kan dat kloppen? Ik krijg 0,3 uit een simulatie. Als beide kloppen, kan er dan een verklaring zijn voor het grote verschil?

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 20 september 2012 - 15:08

Re is inderdaad ongeveer 68000 dus dat betekent dat Cw (CD) ongeveer 0,4 is, niet 0,1

Kijk nog eens goed naar al die grafieken, bijvoorbeeld deze:

Geplaatste afbeelding
Hydrogen economy is a Hype.

#5

HydraGene

    HydraGene


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 september 2012 - 15:12

Ja, klopt. Ik heb verkeerd gekeken.
Maar waarom krijg ik 0,31 uit mijn simulatie?
Is dat een acceptabele foutmarge die eenvoudig verklaard kan worden? Of zou er eigenlijk een waarde iets dichter bij de 0,4 uit moeten komen?

#6

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 20 september 2012 - 15:29

Nogmaals: kijk nou eens naar al die grafieken.

Zie jij zelfs maar één grafiek waarbij de CD voor een bol bij Re tussen 104 en 105 lager is dan 0,4 ? Ik ook niet.

Jouw simulatie is dus te laag. Waarom kunnen wij van op afstand natuurlijk niet beoordelen.

Hiervoor gebruik ik SolidWorks: Flow Simulation en een handberekening. De waardes hiervan komen nagenoeg overéén.

SolidsWorks ken ik niet, maar misschien kun je ons uitleggen welke methode je voor je handberekening gebruikt hebt?

Veranderd door Fred F., 20 september 2012 - 15:33

Hydrogen economy is a Hype.

#7

HydraGene

    HydraGene


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 20 september 2012 - 16:03

Ja, maar met sterkte analyses heb je vaak ook een redelijke foutmarge. Maar zoals ik al vermoed had is 0,3 wel erg laag...
Flow Simulation(FS) berekent eigenlijk alleen de kracht (luchtweerstand) uiteindelijk. Je kunt dan in het programma een formule invoeren.
De formule die ik gebruik is Cw = F / (0,5 * rho * A * v^2) --> Cw = F / (0,5 * 1,225 * (pi * 0,025^2) * (22,222^2))
Deze heb ik tot nu toe ook gebruikt voor de handberekening, met de kracht uit FS.
--------
Er schiet me nu zo iets te binnen. Ik heb geen materiaal in het programma gedefinieerd. F is ook afhankelijk van de massa toch? Hoe is de kracht in dit geval handmatig te berekenen met de gegevens die we hier hebben?

Veranderd door HydraGene, 20 september 2012 - 16:08


#8

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 20 september 2012 - 16:41

Ik heb geen idee hoe FS die F berekent, maar de Cw oftwel CD is toch echt onafhankelijk van de massa.
Wel speelt de ruwheid (roughness) van het boloppervlak een rol. Normaliter is er een scherpe overgang van 0,4 naar 0,1 als Re groter wordt dan 105.
Bij een ruw oppervlak kan die overgang wat eerder plaatsvinden zodat bij een lagere Re de CD kleiner dan 0,4 kan zijn.
De putjes (dimples) in een golfbal maken gebruik van dat principe om de luchtweerstand te verminderen waardoor de bal verder kan vliegen.

http://www.efluids.c...sportsballs.jsp
Hydrogen economy is a Hype.

#9

HydraGene

    HydraGene


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 21 september 2012 - 13:06

Ik dacht dat de F wel afhankelijk van de massa was...
Maar ik heb materiaal (staal) gedefineerd en kom nog steeds op Cw van 0,3 uit... Daar ligt het inderdaad dus niet aan.
Dat met die golfbal ken ik ja, die putjes zorgen voor kleine turbulentie waardoor de laminaire stroming beter aangrijpt. http://www.zeiltheor...jes/golfbal.png
Maar ik heb toch echt een doodsimpele gladde bol getekend... Misschien dat ik net verkeerde waardes heb gebruikt voor het berekenen van het Reynolds getal?

In ieder geval bedankt voor de refferencie waarde van 0,4!

Ik moet nu maar zien wat de fout kan zijn die ik waarschijnlijk gemaakt heb. Jullie mogen mij hierbij helpen, maar hoeft niet persé.

:)

#10

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 21 september 2012 - 19:21

Misschien dat ik net verkeerde waardes heb gebruikt voor het berekenen van het Reynolds getal?

Voor 80 km/u en 50 mm diameter klopt jouw Reynoldsgetal bij atmosferische condities.

Maar misschien zit de fout wel in de software. Je zou eens wat runs moeten doen voor een hele range van Reynoldsgetallen van 0,1 tot 107 (door snelheid en diameter te variëren) zodat duidelijk wordt of die software überhaupt de grafiek kan reproduceren of gewoon altijd een "gemiddelde" waarde van 0,3 gebruikt.
Hydrogen economy is a Hype.

#11

HydraGene

    HydraGene


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 24 september 2012 - 10:31

Ok dan. Die getallen kloppen dus bij een T van 288K en p van 101325 Pa?

Bedankt voor de tip. Ik zal eens 1 analyse met kleinere snelheid en 1 analyse met grotere snelheid (zelde diameter) doen. En 1 analyse met kleinere diameter en 1 analyse met grotere diameter (zelfde snelheid) doen.
Ik laat je nog horen hoe het gegaan is. Zal wel lang kunnen duren.

Ook kan ik "Turbulence Parameters" instellen. Intensity(0,1%) en length(0,0005 m) kunnen ingesteld worden of energy(1 J/kg) en dissipation(1 W/kg). Tussen haakjes standaard waardes die ik gebruik.
Kloppen deze nog een beetje?

Veranderd door HydraGene, 24 september 2012 - 10:31


#12

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 24 september 2012 - 11:37

Die getallen kloppen dus bij een T van 288K en p van 101325 Pa?

Reynolds getal daarbij klopt.

Ik zal eens 1 analyse met kleinere snelheid en 1 analyse met grotere snelheid (zelde diameter) doen. En 1 analyse met kleinere diameter en 1 analyse met grotere diameter (zelfde snelheid) doen.

Je hebt me wellicht niet helemaal begrepen. Het gaat om het Reynoldsgetal. Kijk naar de grafiek: bij Re =100 geldt dat CD = 1 , bij Re = 10 geldt dat CD = 4 en bij Re = ruwweg 400.000 geldt dat CD = 0,1.
Als dat programma bij die Re-getallen met totaal iets anders komt, of altijd met die 0,3 , gooi het dan maar in de prullenbak.
Je moet om het programma te testen dus een zodanige combinatie van snelheid en diameter kiezen dat je bijvoorbeeld een Re van 10 en 100 en 400.000 krijgt. Eventueel kun je ook de dichtheid en viscositeit aanpassen om het gewenste Reynoldsgetal te krijgen.

Ook kan ik "Turbulence Parameters" instellen. Intensity(0,1%) en length(0,0005 m) kunnen ingesteld worden of energy(1 J/kg) en dissipation(1 W/kg). Tussen haakjes standaard waardes die ik gebruik.
Kloppen deze nog een beetje?

Ik ken dat programma niet en heb geen idee wat men met "Turbulence Parameters" bedoelt. Maar je kunt er natuurlijk wat mee variëren en zien hoe die parameters die fout berekende 0,3 beïnvloeden.
Hydrogen economy is a Hype.

#13

HydraGene

    HydraGene


  • 0 - 25 berichten
  • 9 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 26 september 2012 - 08:50

Hallo daar.
Ik kom nog steeds fout uit (bij Re=100 --> Cw=3,4), maar ik ben nu bijna zeker dat het aan de geavanceerdere instellingen in het programma ligt. Dus dat ga ik de komende periode nog eens uitzoeken.

Ontzettend bedankt voor je hulp. Ik ben erg blij dat ik in ieder geval een referencie waarde heb.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures