Ideensuche für Strömungswiderstand

[sebi87]

Hallo Leute,

wie im Titel schon gesagt, ich suche Ideen wie ich einen Dynamisch veränderbaren Stömungswiderstand realisieren kann.

Ich möchte hier jetzt keine fertigen Lösungen, nur ein paar Gedankenanstöße. Ich hab mich irgendwie festgefahren...


Wäre nett wenn ihr hier ein paar Vorschläge Posten könnt.

Also nochmal zum Problem:
Ich muss einen Strömungswiederstand bauen, den ich in irgendeiner Art mit einem Microkontroller verändern kann. das Volumen soll dabei einigermaßen konstant bleiben.

Grüßle Bastii

[hardware.bas]

Mann könnte ein Stellventil oder Motorschieber nehmen, sind jedoch
ziemlich große und warscheinlich auch teure "Waffen". Ein Kugelhahn
mit angebauten Schrittmotor z.B. wäre sicher auch möglich und auch
sehr gut steuerbar. VG Micha

[oberallgeier]

Meine Glaskugel antwortet meist so komplex, wie sie gefragt wird, im vorliegenden Fall

... wie ich einen Dynamisch veränderbaren Stömungswiderstand realisieren kann ...... lautet die Antwort: einfach.

Die Glaskugel spuckt aber dazu eine Mängelliste zur Fragestellung aus, die ich hier auszugsweise wiedergebe:
Medium?
Ungefähre Strömungsgeschwindigkeit?
Turbulent oder laminar?
Durch- oder Um-Strömung?
Überströmung (Rauhheit)?
Zielanwendung, etwas besser als garnicht beschrieben?
Ihren Kommentar zur Qualitätsbeurteilung der Frage erspare ich dem werten Leser.


... möchte hier jetzt keine fertigen Lösungen, nur ein paar Gedankenanstöße ...Das ist ja mit dieser Liste dann erledigt.

[sebi87]

Hmm... dann gibt doch deiner Galskugel noch ein paar Antworten :-))

also es geht um das Medium Luft. Das ganze soll so Laminar wie möglich gebaut werden und es soll ein Durchstömtes medium sein.


Das Ziel des ganzen soll ein Aufbau sein in dem ich eine Luftröhre (meschlicher Körper) mit verschiedenen Obstuktionen simulieren kann.


Die Überströmung soll demmach relaiv gering sein.


@Micha: wie muss ich mir das mit dem Kugelhan vorstellen? (Kugel in Querschnitt bringen und durch Bewegung der Kugel Durchfluss ändern??)


Grüßle Bastii[/quote]

[sebi87]

Ich hab mir jetzt folgendes Überlegt, was haltet ihr davon?

Also im Prinzip ein Kegel in einem anderen (siehe Unetn). Wenn ich jetzt den schwarzen innenren Kegel nach links und rechts bewege müsste sich doch der Strömungswiderstanf verändern, oder?


Grüßle Bastii

[gover266]

Hi,

also mit dem Kegel wirst du den Widerstand nur insofern erhöhen können, als dass sich die Strömungsgeschwindigkeit erhöht, wenn er nach links wandert, was dann mehr Reibung erzeugt. Weiß aber nicht genau, wie stark sich das dann auswirkt. Vermutlich eher wenig.
Ich würde einen Platikball nehmen, an zwei gegenüberliegenden Punkten Metallplatten befesitgen und durch eine der beiden ein Loch bohren. Wenn du jetzt einen Stab durch den Ball bis zur anderen Platte führst und die Platte mit dem Loch befestigst, kannst du durch verschieben des Stabes den Querschnitt des Körpers und somit seinen Widerstand von "Torpdoform" in Richtung "stehende Platte" verändern (siehe Att.).
Bei höheren Anströmgeschwindigkeiten wird das ganze dann aber wohl zusammenklappen, wiel der Ball nicht stabil genug ist.

[i_make_it]

Das folgende ist leider nur mit Drehbank und Fräsmaschine realisierbar.

2018-02-18 Bild gelöscht, da Limit für Bildanhänge erreicht. Platz wird benötigt um neue Bilder in Posts zu ermöglichen

Der "tropfenförmige" Schieber wird vor und hinter der Düse zentrisch geführt.
Da die Düse Kegel auf Kegel sitzt und die Kegel einen kleinen Steigungsunterschied haben, kann kann der Stömungswiederstand durch Querschnittsveränderung ziemlich fein eingestellt werden.

[sebi87]

Ich dachte mir wenn ich den Kegel nach links schiebe verändere ich den Querschnitt der duchströmten Fläche und somit ändere ich auch den Strömungswiederstand...


@gover266: Die Idee gefällt mir gut, Das ganze muss ich dann in einem Rohr befinden, oder?

@i_make_it: so ähnlich habe ich mir das auch vorgestellt. Meine Zeichnungkünst waren aber bei weitem nicht so gut wie deine. Was denkst du wie das hierbei mit den Verwirbelungen ist?

Grüßle Bastii

[i_make_it]

Wegen der Tropfenform des Schiebers sollte es an diesem wenige Wirbel geben.
Dein Kegel basiert in etwa auf der selben Idee, nur wirst du an der Basis einen starken Bodensog und somit extreme Verwirbelungen haben.

Die Düse wird bei sanfteren Übergängen auf der Rückseite der Engstelle ebenfalls günstiger was die Anfälligkeit für Verwirbelungen angeht.
Allerdings steigt der Aufwand expotentionell wenn man da das letzte rausholen will.
Bei Verdichterschaufeln von Strahltriebwerken werden Reihen von Bohrungen mit 0,3mm Durchmesser eingebracht die den Bodensog und damit die Wirbelbildung reduzieren. Eine Strukturierung im Haifischhaut Muster verringert die Wirbelbildung auch erheblich.
Wurde für hochgeschwindigkeits Unterwasserprojektile und den A380 schon getestet.
Das Löcher bohren würde allerdings einen Laser bedingen und die Oberflächen strukturierung würde erodiert werden.

Also erstmal einfach nur geringe Steigungen und keine scharfen Kanten einsetzen.
Je größer die Strömungsgeschwindigkeit um so größer die Probleme, bis hin zu kavitation.

Der "Gummiball" wird bei Anpassung der Geometrie der beiden Platten in Richtung strömungsgünstig auch funktionieren.
Die frage ist nur wie sieht es mit der Rückstellkraft der elastichen Feder aus?
Federnde Elemente haben in der Regel mindestens einen linearen Kraftanstieg bei zunehmender Verformung.
Da hier der Strömungswiederstand auch duch die Querschnittsveränderung beeinflusst wird, kommt es hier zu zwei sich überlagernden linear steigenden Kräften. Was für den Antrieb ein expotentielles Wachstum des Kraftbedarfs bedeitet.

Mein vorschlag hat im Vergleich nur eine linear anwachsende Kraft zu bewältigen.

Was die Kräfte angeht, währe ein Schieber dessen Antrieb Quer zur Stömungsrichtung arbeitet am besten. Da gehen alle Kräfte auf die Führung des Schiebers und der Antrieb hat es immer mit der selben Kraft zu tun.
Allerdings braucht man sich da um die vermeidung von Wirbeln keine Gedanken mehr zu machen, die sind nämlich garantiert.

[sebi87]

Hmm die Idee mit dem "Tropfen" gefällt mir gut.
Hat da jemand Erfahrungen wie Steil die Flanken des "Tropfens" sein dürfen?

Wie ist das wenn ich den Widerstand einmal von links und eimal von rechts beströme. Ist er gleich?

[i_make_it]

Der Wiederstand ist nur gleich wenn auch die Geometrie gleich ist.
Zurückweichende Flächen (vergrößernder Strömungsquerschnitt) begünstigen das ablösen der Strömung von der Oberfläche und damit die Wirbelbildung.

Wenn der Wiederstand von beiden Seiten beströmbar sein soll, ist die verformbare Kugel am besten geeignet, da das Rohr in dem sie sitzt keine Querschnittsveränderung besitzen muß sondern einfach zylindrich sein kann

2018-02-18 Bild gelöscht, da Limit für Bildanhänge erreicht. Platz wird benötigt um neue Bilder in Posts zu ermöglichen