FAQFAQ   SuchenSuchen     BenutzergruppenBenutzergruppen   RegistrierenRegistrieren 
 ProfilProfil   Einloggen, um private Nachrichten zu lesenEinloggen, um private Nachrichten zu lesen   LoginLogin 

Bumerang Flug Dynamik

 
Neues Thema eröffnen   Neue Antwort erstellen     Foren-Übersicht -> Tipps zum Bauen und Werfen
Vorheriges Thema anzeigen :: Nächstes Thema anzeigen  
Autor Nachricht
B der K-te
Wurfkreis-Choleriker


Anmeldungsdatum: 20.02.2006
Beiträge: 141
Wohnort: Wien

BeitragVerfasst am: 21.11.2019, 10:26    Titel: Bumerang Flug Dynamik Antworten mit Zitat

Vielposter Mustafa hat vor einiger Zeit eine Arbeit für die Flugdynamik von Bumerangs ausgegraben bei der auch Manuel mitgearbeitet hat.

Dafür bin ich tatsächlich sehr dankbar weil der Inhalt der Arbeit mich in meiner Ansicht über das Flachlegeverhalten der Bumerangs bestätigt.

Ich wettere doch schon seit Jahren gegen diese unsägliche Theorie das vom Bumerangflügel verursachte Luftwirbeln den Auftrieb des nachkommenden Flügels dermaßen beeinflussen das es zu dem Flachlegen kommt. Den Kampf gegen diese Theorie und vor allem gegen die Engstirnigkeit so mancher User hier, habe ich frustiert aufgegeben.

Nicht nur das Jeder mit ein wenig aerodynamischer Neugierde erkennen müßte das der Luftstrom und damit die Wirbeln von der Profilhinterkante nach unten abgeleitet werden. Noch dazu fliegt der Bumerang einen Kreis, dreht sich also gewissermaßen sogar noch von den erzeugten Wirbeln weg, womit für mich stets klar was das der nachkommende Flügel kaum in Konflikt mit Luftwirbeln kommt.
Die Auftriebsverteilung über ein Flügelprofil sollte auch den meisten Bumerangbauern ein Begriff sein. Immerhin ist es in vielen Bumerangbüchern zu finden.
Hier nochmal zur Erinnerung:

Man sieht hoffentlich das der Auftriebsangreifpunkt sich vor der Mitte des Profils befindet. Damit ergibt sich ein bereits natürliches Pitch-Moment das zum Flachlegen führt.
Nicht viel Anderes wird in der Arbeit betrachtet...
Nach oben
Benutzer-Profile anzeigen Private Nachricht senden E-Mail senden
B der K-te
Wurfkreis-Choleriker


Anmeldungsdatum: 20.02.2006
Beiträge: 141
Wohnort: Wien

BeitragVerfasst am: 21.11.2019, 10:57    Titel: Antworten mit Zitat

Die Arbeit geht einen Schritt weiter und betrachtet zusätzlich genauer die aerodynamische Wirkung des unteren Bumerangflügels während einer ganzen Rotation.
Dabei bedient sie sich einer sogenannten "blade element theory" (BET) bei der einzelne Segmente (Querschnitte) eines Flügels betrachtet werden. Es wird je nach Winkelstellung des Flügels (bezogen auf eine volle Rotation) berechnet wie groß die Windgeschwindigkeit ist die im rechten Winkel auf dieses Segment wirkt um davon wiederum aerodynamische Kräfte ableiten zu können.
Klingt ja ganz plausibel.
Nur entsteht dabei ein, aus meiner Sicht, fataler systematischer Fehler. Ausrufezeichen
Es zeigt sich das es je nach Abstand zum Drehpunkt und Rotationslage Punkte gibt an denen die Windgeschwindigkeit normal auf das Profil Null ist. Das heißt aber nur das diese eine bestimmte Richtungskomponente des Vektors "Windgeschwindigkeit" Null ist. Das heißt bei weitem nicht das der Vektor absolut Null sei. Ganz im Gegenteil, tatsächlich wird es einen Flugwind geben der zu diesem Augenblick halt längs des Bumerangflügels "weht".
Nimmt man nun dieses zugegeben langezogene Flügelprofil längs des Flügels her, so wird man hoffentlich einsehen das auch dieses einen nicht unbeträchtlichen aerodynamischen Einfluß hat. Einen der das Pitch-Moment und damit das Flachlegen deutlich beeinflußt. Erst recht wenn man bedenkt das Flügelenden bei Bumerangs oft hochgebogen sind...
Diese Komponenten fallen bei der Arbeit leider komplett unter den Tisch. Sie müßten ebenfalls noch in die Integralrechnungen eingebunden werden.

Ich hätte zum besseren Verständnis ein paar Grafiken vorbereitet, doch in diesem Forum ist es nicht so einfach Bilder in den Beitrag einzufügen.
Nach oben
Benutzer-Profile anzeigen Private Nachricht senden E-Mail senden
B der K-te
Wurfkreis-Choleriker


Anmeldungsdatum: 20.02.2006
Beiträge: 141
Wohnort: Wien

BeitragVerfasst am: 21.11.2019, 13:43    Titel: Antworten mit Zitat

Habe einen schematischen Dreifügler herangezogen um die Flugwindverhältnisse auf den drei Flügeln an jeweils drei verschiedenen Punkten (Flügelende, -Mitte und nahe dem Zentrum) darzustellen.
An den Flügelenden habe ich für besseres Verständnis die Vektoraddition von Vorwärtsgeschwindigkeit (rote Linien) und Rotationsgeschwindigkeit eingezeichnet. Daraus resultiert Betrag und Richtung der Luftbewegung an den Punkten der Pfeilspitzen.
An den beiden unteren Flügeln sieht man das die Luft in dieser Rotationslage über die Flügelspitzen einmal als Vorderkante wirkend und einmal als Hinterkante wirkend streift. Hier entstehen aerodynamische Auftriebskräfte die das Flachlegeverhalten eindeutig beeinflussen.


Auch die Kräfte die nahe beim Zentrum des Dreifüglers auftreten bewirken eine weitere Unsymmetrie.
Das läßt sich am nächsten Bild denke ich ganz gut veranschaulichen. Es war früher schon ein (Streit-)Thema inwiefern sich der Ellenbogen als aerodynamisch relevantes Teil verhält.



Hierdurch wird hoffentlich klar das sowohl der Ellenbogen als auch die längs der Flügel entlang streichenden Luftströme eine wesentliche Bedeutung für das Flachlegen des Bumerangs haben.
Nach oben
Benutzer-Profile anzeigen Private Nachricht senden E-Mail senden
mschuetz
Wurfkreis-Choleriker


Anmeldungsdatum: 21.02.2004
Beiträge: 142

BeitragVerfasst am: 23.11.2019, 10:19    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, Modelle sind immer Näherungen. Wir unterschätzen den Auftrieb in den beschriebenen Regionen etwas, du überschätzt in aber massiv.
Beachte, dass der Auftrieb von der Flügelstreckung lambda abhängt.
lambda = Flügelfläche/ Flügellänge. Bei einem Rechteck ist das Länge/Breite
Der Korrekturfaktor ist lambda/(lambda+2). Du überschätzt den Auftrieb un diesen extrempositionen massiv. lambda is dann ca 4/15=0.3. 0.3/2.3=ca 0.1-0.15. Bei senkrecht angeblasenen Flügel ist lambda 15/4, Korrekturfaktor
ca 0.6-0.7, zudem die Geschwindigkeit viel höher (v^2... ein weiterer Faktor 4 oder mehr).
Wir sind schon etwas weiter. Soviel kann ich sagen: Immer wird zuwenig Flachlegemoment erzeugt. Ein Fast Catch Bumerang mit moderat versetzten Flügeln wie mein WR Modell müsste sich sogar "aufstellen", tut er aber nicht. Die Wechselwirkung der Flügel muss künftig auch untersucht werden mit offenem Ergebnis: Ich habe ja mit dem Experiment der zwei Kartondreiflügler (einzeln und gestapelt als Sechsflügler geworfen) gezeigt, dass die Wechselwirkung einen Einfluss haben könnte: Der Sechsflügler legt sich mehr flach.
Nach oben
Benutzer-Profile anzeigen Private Nachricht senden
mschuetz
Wurfkreis-Choleriker


Anmeldungsdatum: 21.02.2004
Beiträge: 142

BeitragVerfasst am: 23.11.2019, 10:37    Titel: Antworten mit Zitat

Versteh mich nicht falsch! Dein Einwand ist berechtigt, wir nähern uns der Sache einfach schrittweise an. Die Flügelstreckung ist auch bereits auf der "Agenda" wie noch vieles mehr.
Nach oben
Benutzer-Profile anzeigen Private Nachricht senden
B der K-te
Wurfkreis-Choleriker


Anmeldungsdatum: 20.02.2006
Beiträge: 141
Wohnort: Wien

BeitragVerfasst am: 25.11.2019, 16:42    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Manuel,
Danke für Deine Antworten.

Aus dem Paper vom Sommer 2019 geht leider nicht hervor das noch weiterführende Arbeiten folgen werden. Oder ich habe es überlesen. Freut mich allemal das dies doch so ist, denn es ist ein (auch für mich) sehr in interessantes Themengebiet.

Die Größenordnung der Auftriebswerte bei den Extrempostionen sind selbsverständlich um ein vielfaches kleiner als wenn der Flügel senkrecht zur Luftströmung steht. Gar keine Frage. Das Modell muß dann mit den beobachteten Werten für die "Flachlege-Rate" zusammen passen. Nur gut das ich ja gar keine Größenordnungen, in irgendeiner Form auch immer, überhaupt erwähnt habe.
Das Profil entspräche einem sehr lang gestrecktem Profil; die Flügellänge ist aber extrem kurz. Logisch das der Auftrieb da nicht riesig sein wird.
Um die Extremstellungen der Flügeln geht es aber nicht.
Jene bei dem der Luftstrom in einem schrägen Winkel zur Flügelachse auf den Flügel trifft wird der häuftigste Fall sein. Natürlich ist es da schwer ein Lambda zu definieren. Es wird aber irgendwo zwischen dem vom senkrecht angeströmtem und jenem vom parallel angeströmten Flügel liegen. Die Summe (das Integral) macht es dann aus.

Vielleicht ist es auf den Bildern vom Dreifügler aufgefallen: Die Vektoren der Luftgeschwindigkeit an den jeweilig betrachteten Flügelabschnitten sind stets so orientiert das in jeder Rotationslage die Luftangriffspunkte mehr in Flugrichtung orientiert sind und damit immer vor dem Drehpunkt liegt. Das erhöht nochmals etwas die "Unsymmetrie". Durch die eingeschränkte Betrachtungsweise (blade element theory) entgeht einem das.

Aus dem Paper geht nicht hervor wie der Abschnitt im Zentrum (nahe dem Drehpunkt) betrachtet wurde. Da diese eine Kurve die angibt bei welchem Drehwinkel der Luftstrom von Vorderkante auf die Hinterkante umschlägt genau durch den Drehpunkt geht, ist meine Befürchtung das dieses Areal gar nicht in die Berechnung eingeflossen ist. (Entsprechend einem Mehrflügler mit großzügigem Loch in der Mitte.)
Wie Dein Experiment mit den gestapelten Dreifügler aber die Vermutung zuläßt, ist diese "Flächigkeit" beim Flachlegen nicht zu vernachlässigen. (In welcher Größenordnung auch immer - das muß sich halt zeigen.)

Der Anlaß meiner Einmischung war eigentlich, dass im Paper lediglich die senkrechte Kompomente des Luftstromvektors auf den Flügel betrachtet wurde. Damit wurde der Vektor aber stark abgeschwächt. (Erinnerung: v²= x²+y²... aber nur x² wird im Paper verwendet.)
Die Behauptung, den Auftrieb dadurch zu unterschätzen ist stark untertrieben. Durch die Beschränkung auf eine Richtungskomponente wurde der zweite Anteil nicht unterschätzt; er wurde komplett weg gelassen.
Nach oben
Benutzer-Profile anzeigen Private Nachricht senden E-Mail senden
mschuetz
Wurfkreis-Choleriker


Anmeldungsdatum: 21.02.2004
Beiträge: 142

BeitragVerfasst am: 25.11.2019, 17:56    Titel: Antworten mit Zitat

Einverstanden, wir haben eine Art "Nullter Näherung" erstellt.
Richtig, der Angriffspunkt ist nicht ganz korrekt. Das steht auch auf der Agenda. Ich bin gespannt, wie gross die Diskrepanz ist...
Richtig, die Mitte vernachlässigen wir.
Dies ist für schlanke Bumerangs nicht weiter schlimm, denn: Mein Experiment zeigt gerade, dass bei schlanken Flügeln die "Mitte" wenig Einfluss hat!
Wenn du zwei Dreiflügler übereinander legst, verdoppelt sich die totale Fläche fast (abgesehen vom Mittelteil). Das Mittelteil hingegen bleibt etwa gleich. Trotzdem legt sich der Sechsflügler klar mehr flach, obwohl das Mittelteil sich NICHT auch verdoppelte. Ich habe natürlich auch Experimente mit "Ringbumerangs" gemacht. Es bleibt dabei: Je mehr die Rotationsfläche "prozentual" mit Flügeln besetzt wird, desto mehr verhält sich der Bumerang wie ein Bierdeckel. Michael Janke bezeichnet dies als "Flächeneffekt". Ich bevorzuge eher so was wie "Füllungseffekt", da es nicht um die Fläche in m^2 geht.
Eine "Einmischung" ist immer sehr sehr wichtig. Wie leicht kann etwas übersehen werden!
Wir haben nichts anderes gemacht als eine "Einmischung", denn in der Arbeit von Vassberg von 2012 wurde noch nicht mal berücksichtigt, dass bei verkehrter Anströmung des Profils der Auftrieb negativ wird (bei Rotationsachse senkrecht auf Geschwindigkeitsvektor). Trotzdem war diese Arbeit von 2012 bahnbrechend, da erstmals analytisch und verhältnismässig einfach.
A propos: Ich bin nur Zweitautor.
Gruss, Manuel
Nach oben
Benutzer-Profile anzeigen Private Nachricht senden
Beiträge der letzten Zeit anzeigen:   
Neues Thema eröffnen   Neue Antwort erstellen     Foren-Übersicht -> Tipps zum Bauen und Werfen Alle Zeiten sind GMT + 1 Stunde
Seite 1 von 1

 
Gehe zu:  
Du kannst keine Beiträge in dieses Forum schreiben.
Du kannst auf Beiträge in diesem Forum nicht antworten.
Du kannst deine Beiträge in diesem Forum nicht bearbeiten.
Du kannst deine Beiträge in diesem Forum nicht löschen.
Du kannst an Umfragen in diesem Forum nicht mitmachen.


Powered by phpBB © 2001, 2002 phpBB Group