Ilmavoimaa suppilon läpi - Mitä tapahtuu?

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Tässä on vedonlyönnit kiinni, joten tarvitsen perusteltuja kommentteja:

Ajatellaanpa että tuulivoimalassa käytettäisiin suurehkoa suppiloa tuuletinsiipien edessä.
Suppilolla tarkoitetaan tässä yhteydessä samankaltaista trattia, jolla lasketaan nestettä esim. pulloon.

Kun tuuli puhaltaa ja tietty "massa" ilmaa osuu suppiloon, niin "puristuuko" ilmamäärä kasaan siten, että lopputuloksena ilma purkautuu suppilosta ulos suuremmalla nopeudella, kuin tuulen alkuperäinen nopeus ennen suppiloa oli?

Eli kiihtyykö tuulen nopeus suppilon sisällä koska suppilon muoto estää osaa ilmasta pääsemään vapaasti ulos? Tapahtuuko tässä samankaltainen ilmiö, kuin sinappituubia puristaessa vai häviääkö nopeuden energia suppilon sisällä jonnekin?

Kommentit (13)

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26870
Liittynyt16.3.2005

Kyllä sopivilla ilmanohjaimilla voidaan kerätä tuulen energia laajemmalta alalta ja sitä on kai kokeiltukin. Käytännössä tuollaiset ohjaimet on kuitenkin tavattoman vaikea saada kestämään tuuli- ja muut kuormat ilman kohtuuttoman kalliita ja massiivisia rakenteita. Halvemmaksi tulee tehdä isompi roottori.

Denzil Dexter
Seuraa 
Viestejä6665
Liittynyt7.8.2007
Neutroni
Kyllä sopivilla ilmanohjaimilla voidaan kerätä tuulen energia laajemmalta alalta ja sitä on kai kokeiltukin. Käytännössä tuollaiset ohjaimet on kuitenkin tavattoman vaikea saada kestämään tuuli- ja muut kuormat ilman kohtuuttoman kalliita ja massiivisia rakenteita. Halvemmaksi tulee tehdä isompi roottori.



Aika helposti tuo onnistuisi pystyakselisessa myllyssä. Siihen voisi laittaa lautaset ylä- ja alapuolelle.
Tavallisessa myllyssä tuulen suunnan mukaan pyörivän suppilon saaminen kestäväksi voi tosiaan olla haastavaa.

Vierailija
Mkkn

Eli kiihtyykö tuulen nopeus suppilon sisällä koska suppilon muoto estää osaa ilmasta pääsemään vapaasti ulos? Tapahtuuko tässä samankaltainen ilmiö, kuin sinappituubia puristaessa vai häviääkö nopeuden energia suppilon sisällä jonnekin?



Virtausnopeus kiihtyy mutta paine eli ts. virtauksen potentiaalienergia pienenee. Osa energiasta häviää myös lämpönä kitkan vaikutuksesta.

Vierailija

Eipä taida suppilo toimia kiihdyttimenä vaan pikemminkin jarruna. Sehän on muodoltaankin kuin jarruvarjo.

Tutuin tuulen kiihdytin on tietenkin siipi. Generaattorin ympärillä voisi olla esim. neljä siipeä kehikkona tai pyöreä tynnyrisiipi. Siiven "yläpinnan" tulisi tietenkin olla turbiinin puolella. Käytännössä voisi olla hankala toteuttaa.

Remonttimies
Seuraa 
Viestejä477
Liittynyt9.7.2008
lotkapottilopotti
Eipä taida suppilo toimia kiihdyttimenä vaan pikemminkin jarruna. Sehän on muodoltaankin kuin jarruvarjo.

Suppilo aiheuttaisi pyörteitä suppilon eteen ja sisälle, jolloin osalle ilmamäärästä muodostuu helpoimmaksi reitiksi kiertää suppilo. Eli kaikki ilma ei missään nimessä tule menemään suppilon läpi noin vaan. Jos painetta muodostuu, niin paine tässä rakenteessa tietysti yrittää purkautua sekä suppilon "oikeassa" suunnassa, että vastakkaisessakin suunnassa ulos suppilosta.

Vierailija

Kaikkihan riippuu tietysti suppilon mitoituksista ja sisään ängettävän ilman nopeudesta. Tehokkuden kannalta ei ole mielekästä asettaa roottoria suppilon eteen vaan mieluiten laitetaan se roottori sinne suppilon sisään.

Teoriassa ilman nopeus kiihtyy suppilon läpi kuljettaessa samalla kun paine pienenee, ts. silloin kun paine on pienimmillään on virtausnopeus suurimmillaan.

Samalla periaatteella lentää esim. (sähkö)puhallinmoottorilla varustettu lennokki; ilman virtaus kuristetaan roottorin jälkeen suppilossa jolloin virtaus edelleen kiiihtyy. "Suppilon" mitoitus on tärkeää mutta aina jonkinlainen kompromissi sillä maksimivirtausnopeus saavutetaan melko kapealla tehoalueella, ts. jos suppilon muodolla halutaan aikaansaada mahdollisimman suuri virtausnopeus, voi virtaus olla vastakohtaisesti melko turbulenttista pienillä tehoilla. Toisaalta erittäin suurilla tehoilla suppilon läpi saatetaan änkeä liian suurta ilmamäärää jolloin virtaus "iskee takaisin" ja roottori/potkuri tms. alkaa "kavitoida".

Vierailija

Neste menee suppilosta helpoiten läpi, kun sen kaataa suoraan reikään. Reunoille kaadettaessa alkaa virtaus hidastua. Jos suppilon kaataa täyteen, se tulvii todella helposti virtauksen juuri kasvamatta.
Jotta veden saisi menemään nopeasti täyden suppilon läpi, on toisessa päässä oltava alipaine. Jotenkin en usko, että tuulisuppilon toiseen päähän muodostuisi oleellinen alipaine normaalioloissa. Ja silloinkin mielestäni turbiinin olisi oltava suppilon sisällä.

Vierailija

Alussa esitetyt viittaukset Bernoullin yhtälöihin johtavat sikäli harhaan, että ne koskevat suljettua järjestelmää. Asian voi helposti todentaa virittämällä tratin tuuleen ja kokeilemalla suiposta päästä. Ei paljon vislaile...

Vierailija
Lepakko
Alussa esitetyt viittaukset Bernoullin yhtälöihin johtavat sikäli harhaan, että ne koskevat suljettua järjestelmää. Asian voi helposti todentaa virittämällä tratin tuuleen ja kokeilemalla suiposta päästä. Ei paljon vislaile...



Voitko hieman tarkentaa mitä ajat takaa? Bernoullin yhtälöllä voidaan kuvata monenlaisia järjestelmiä eikä ne rajoitu suljettuihin järjestelmiin (tietyt olettamukset on olemassa; virtaus vakio, virtaavan aineen tiheys vakio, kitkaa ei huomioida jne.). Kuvataanhan sillä esim. ilman virtausta siiven pinnoilla.

Jotta tuulen henkäys kulkisi tratin lävitse, täytyy virtauksen kiihtyä tratin suipossa osassa koska sen täytyy kulkea pienemmästä reiästä kuin mitä "tuloreikä" oli.

Uusimmat

Suosituimmat