Aerodynamik von Windkraftanlagen
Addition von Windgeschwindigkeiten aus verschiedenen Richtungen
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Um das zu verstehen, werfen wir einen Blick auf das obere Fahrrad, das mit einem blauen Wimpel (oder einer Windfahne) ausgerüstet ist, um die Windrichtung anzuzeigen. Wenn wir Windstille haben und das Fahrrad mit einer Geschwindigkeit von beispielsweise 7 m/s (14 Knoten) vorwärts fährt, bewegt es sich mit genau diesen 7 m/s durch die Luft. Relativ zum Fahrrad messen wir also eine Geschwindigkeit von 7 m/s. Unsere Windfahne wird gerade nach hinten zeigen, da der Wind genau von vorne auf das Fahrrad zukommt
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Nun betrachten wir das Fahrrad von oben und nehmen an, daß es sich wieder mit einer Geschwindigkeit von 7 m/s nach vorne bewegt. Wenn jetzt auch noch der Wind mit 7 m/s Geschwindigkeit von rechts kommt, wird unsere Fahne deutlich nach links zeigen, und zwar im Winkel von 45 Grad in bezug auf das Fahrrad. Bei einem etwas schwächeren Wind von z.B. 5 m/s wird sich der Wimpel weniger weit nach links bewegen und in einem Winkel von rund 35 Grad stehenbleiben. Wie wir auf dem Bild sehen können, wird sich der resultierende Wind vom Fahrrad aus gesehen immer dann ändern, wenn sich die Geschwindigkeit des Windes von rechts ändert.
Wir groß ist nun die Geschwindigkeit des resultierenden Windes am Fahrrad?
Der Wind kommt sozusagen mit 7 m/s von vorne und 5 bis 7 m/s von rechts. Wenn Sie ein wenig mit Geometrie oder Trigonometrie vertraut sind, werden Sie schnell herausfinden, daß die am Fahrrad gemessene Windgeschwindigkeit zwischen 8.6 und 9.9 m/s beträgt.
Soviel zur resultierenden Windgeschwindigkeit, aber was hat das alles mit dem Rotor einer Windkraftanlage zu tun?
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Letzte Änderung 10. Mai 2003 http://www.windpower.org/de/tour/wtrb/aerodyn2.htm |