maandag 30 januari 2012

Vortex generators

Vortex generators zijn kleine opstaande Lexan vinnetjes op een voetplaatje. Deze kleine dingetjes worden bij vliegtuigen gebruikt om de lucht over de vleugel en het stabilo langer laminair te houden. Hiermee bereikt de producent, onder meer Stolspeed uit Australiƫ, dat vliegtuigen bij een veel lagere snelheid kunnen opstijgen en landen. De zogenaamde STOL speed, strikt genomen de 'stall' speed, is de snelheid waarbij een vliegtuig letterlijk uit de lucht valt, kan met Vortex generators tot wel 20% lager zijn. Vliegtuigen kunnen nu van veel kortere start- en landingsbanen gebruik maken. Het vlieggedrag, ook als het vliegtuig uiteindelijk overtrekt (stalled), is ook veel goedmoediger en makkelijker te corrigeren.
Wil je een mooi filmpje zien waar dit prachtig wordt getoond, kijk dan hier.

Wat kunnen vortex generators nou voor onze fietsen betekenen? De proeven met tufts op de Quest van Jan Reus laten zien dat de Quest uitstekend presteert op aero-dynamisch gebied. Het minivizier heeft een bijzonder gunstig effect, de racekap laat heftige turbulentie achter de hoed zien.
De racekap heeft wel een positief effect op de snelheid van 3 tot 5 km/u. Ik denk dat dat nog veel beter kan. Uiteraard met het verder stroomlijnen van de racekap door middel van een nieuw te ontwikkelen gestroomlijnde top.
Mogelijk kunnen vortex generators de stroming rond en achter de kap verbeteren. Minder turbulentie betekent simpelweg minder weerstand en dus meer snelheid.
Ook kunnen de vortex generators mogelijk een positieve rol spelen bij de wielkasten van bijv. Mango en Strada.

Niet geschoten is altijd mis. Ik schreef gisteravond onderstaand emailtje aan Stollspeed, de Australische fabrikant van de vortex generators. Stolspeed is de meest vooruitstrevende maker van deze kleine onderdeeltjes.

Dear Stollspeed people,
I am rider and developer of parts for the Dutch Velomobile Quest. I design, built and resell racehoods for more speed and weather protection. Many people race with these bikes and reach speeds of 55 to 65 km per hour. As you can see in the picture with the tufts, there is a lot of turbulence behind the upper part of the hood. Do you think Vortex Generators will help to - partly - solve this problem. If you think it can help what kind of VGs do I need? Where can I place them best? Is it possible that you put a small amount in an envelop to test it on my Quest. If it works, I can buy them in normal quantities.
Best regards,
Wim Schermer
wimschermer.blogspot.com
Velomobielonderdelen.nl

PS. I was for 23 years aerial photographer at the Dutch national Police force. I made over 3000 flying hours in Cessna 172, Cessna Skymaster and MBB105 helicopter.


Vanmorgen al reageert Stolspeed.

Gday Wim,
Good to hear from you. An interesting project.
You have pretty good airflow on that design. Like you say, only problem is right behind that hood. It might be difficult to fix, due to that abrupt discontinuity..... But always worth a try; lots of surprises in aerodynamics..... I would try the VGs placed just forward of the highest and widest line across the hood. Spaced 30mm apart, angled 15 degrees to the airflow as determined by the template included.
Send me your mailing address, and I'll send you some VGs to try out.
Regards,
JG


Opvallend is het compliment dat Stolspeed maakt over de aero-dynamische eigenschappen van de Quest.
Ik krijg er een aantal opgestuurd en zal de resultaten t.z.t. hier melden.

14 opmerkingen:

  1. is het misschien een idee om de racekap met lexan te verlengen om zo de eigenschappen te verbeteren?

    ook een van de dingen die soms gedaan worden om aerodinamica te verbeteren is geforceerde lucht om zo de airflow te verlengen alsof het een deel van de fuselage is.

    Een van de dingen die mij bezig houden is de oppervlakte van de velomobiel. We denken allemaal dat zo glad mogelijk het beste is, maar een golfbal is opzettelijk voorzien van putjes en een haai is ook ruw. beiden om lucht- of water kussentjes te verbinden met de oppervlakte en zo drag te verminderen.

    Ik ben benieuwd naar uw meningen.
    Groeten Mark

    BeantwoordenVerwijderen
  2. De racekap verlengen gaat gebeuren als onderdeel van een nieuwe gestroomlijnde top.
    De putjes in een golfbal en de ruwe huid van de haai zijn inderdaad nuttig om een grenslaag tussen een lichaam en de omringende massa te creƫren waar het medium, water of lucht, stil staat. Direct daarbuiten blijft de stroming makkelijker laminair.
    Vliegtuigen beplakt met bubbeltjesfolie vlogen enkele procenten zuiniger en sneller, maar praktisch bleek het niet. De bubbeltjes vervuilden sterker en daarna bleek het effect negatief te worden.
    Groeten,
    Wim

    BeantwoordenVerwijderen
  3. Hoi Wim, leuk deze ontwikkeling de link van de areodynamica naar hydrodynamica is nu gelegd, enige jaren geleden heb ik onder de catamaran van solo-zeiler Henk de Velde gelegen en de onderzijde van die drijvers waren ook op bepaalde plaatsen voorzien van deze vortex generatoren, ook in de brandbluspompen zijn het bekende verschijnselen, zij zorgen hier voor een "gratis" versnelling door drukverhoging aan de ene zijde, en drukverlaging aan de andere zijde.
    Mooi om op deze manier de inzichten te vergroten.

    BeantwoordenVerwijderen
    Reacties
    1. Hoi Wim,
      die Generatoren zijn zeker ook god de Quest met wind van de zijde Stabiliteit te geven, door de Stromprofil te veranderen.
      Grotjes, Robert

      Verwijderen
  4. Hi Robert,
    We moeten nog veel experimenten uitvoeren in de toekomst.
    Groeten,
    Wim

    BeantwoordenVerwijderen
  5. Is en deel van de turbulentie achter de racekap niet veroorzaakt door het afsluiten van de ruimte tussen de bult en de racekap? Kortom: wat is het effect van de tocht op de stroomlijn?

    Maarten

    BeantwoordenVerwijderen
  6. Hi Maarten,
    De vulling van de ruimte tussen de kap en de tunnel ligt ongeveer een centimeter binnen de rand. Dat is normaliter voldoende om geen effect op de stroomlijn te hebben.
    Wel zal, en daar heb je gelijk in, door de windstroming die zomers daar door de kap komt de terugslag wel verminderen.
    Terugslag zal er blijven omdat de wind buitenom veel harder stroomt dan van binnen.
    Groeten,
    Wim

    BeantwoordenVerwijderen
  7. That is good news that they will send you some vortex generators to try out. I'm really liking this arrangement. I get some ideas and you guys do all the playing and testing so all I have to do is now wait for some results. This saves me a lot of time..... lol
    Thanks very much for indulging my ideas. I'll give you guys a bit of a break before hitting you with some more of my thoughts.

    BeantwoordenVerwijderen
  8. HI Chris,
    The test with the tufts was long ago arranged. We need that info to develop the new racing top for the Quest.
    Vortex generators, I knew the working of them, is a good idea and may be a good solution.
    Together we come to ideas that brings us further.
    Regards,
    Wim

    BeantwoordenVerwijderen
  9. je schreef 'vortex generatoren maken lucht langer laminiar' idd, echter eerst wordt door die vortex generatoren de lucht turbulent gemaakt. Als je op je fiets vlak achter een andere fietser gaat rijden fungeert de 1e fietser ook als een soort vortex generator, vandaar dat de 2e fietser minder luchtweerstand heeft.

    Met dit soort kleine ingrepen kan van een goedkoop 4-kant honde hokje een hightech zuinige auto maken.

    http://www.gizmag.com/go/8369/picture/40075/

    Groeten,
    Ful

    BeantwoordenVerwijderen
  10. 'geforceerde lucht' zei Mark; deed me meteen denken aan de Renault Sport Spider versie zonder voorruit. Hierbij werd aanstromende lucht in een spoiler zodanig omhoog gebogen dat deze een 'luchtscherm-voorruit' vormde.

    http://www.flickr.com/photos/faceme/5148344456/

    Recent heeft Mercedes ook zoiets gedaan en de werking is goed te zien vanaf 2.10 in:

    http://www.youtube.com/watch?v=LSLFV6XUWkg

    Voordeel Renault-configuratie bij toepassing VM is geen (minder) scherpe ruitbovenkant waar je je aan kan verwonden.

    Groeten,
    Ful

    BeantwoordenVerwijderen
  11. Hi Ful,
    Dat is precies wat het minivizier ook doet. De proeven met de tufts bewijzen dat het ook echt werkt.
    Groeten,
    Wim

    BeantwoordenVerwijderen
  12. Dit is wat voor mensen die niet kunnen kiezen tussen minivizier en de toerkap:
    http://www.flickr.com/photos/jane_sanders/5890672136/

    Heruitgevonden door Lotus maar eerder bekend door Mercedes (maar zonder gat) die eerst een eenvoudig 4-kant ruitje ruitje hadden, maar nu door groter/boller: " The replacement of the rectangular wind-deflecting pane in front of the open cockpit by an arched one, for instance, improved the Cd value by 0.017:

    http://www.supercars.net/Pics?v=y&s=c&id=2071&p=1938_MercedesBenz_W125Record1.jpg

    Groeten,
    Ful

    BeantwoordenVerwijderen
  13. schoot me nog iets te binnen Wim; kweet niks van motorfietsen maar had ooit gelezen dat de politie motordienst alleen motorfietsen wil hebben met een verstelbaar ruitje.

    is een kennelijk een bekend accessoire in die wereld;

    http://www.motoadventurestore.be/products-page/?category=205

    en ja hoor, ook hier kan je op
    afstuderen, zie de uitleg 'V-stream':


    http://www.mdi-online.nl/webshop/artikelgroep.aspx?id=1a048fca-b9d7-4263-a37f-2e90d2bc7e34&lang=nl&gclid=CP6wwuC0_K0CFUwe3godpSWssQ

    Groeten,
    Ful

    BeantwoordenVerwijderen