Hydrofoil ontwerpen
-
hallo, wij zijn Lotte en Livius en zitten in 6vwo. Voor ons profielwerkstuk willen we zelf een hydrofoil voor onder een kitesurfplank ontwerpen en maken. Om ons eigen ontwerp te kunnen optimaliseren maken we de vleugels twee keer. De eerste keer aan de hand van een bestaand ontwerp, daar zijn we nu mee bezig, en de tweede keer aan de hand van ons eigen ontwerp. We zijn al bijna klaar met het bouwen van de eerste set vleugels, ook hebben we het verbindingsstuk tussen de 2 vleugels zelf gevormd uit een staaf aluminium. Deze kunnen we ook gebruiken voor de tweede set vleugels. We willen beide ontwerpen testen door de foil aan een kitesurfplank te monteren en achter een motorboot te slepen. Door een kracht meter aan de sleeplijn vast te maken willen we het verschil in de weerstand van het water meten. Ervan uitgaande dat de boot in beide gevallen even snel gaat.
Het zou ons alleen nog gaver lijken om de vleugels in een sleeptank of windtunnel uit te testen, dan kunnen we nog nauwkeuriger onze metingen uitvoeren en het van nog dichterbij kunnen waarnemen. Wij vroegen ons af of dit misschien mogelijk zo zijn. Ook waren wij benieuwd of we in contact zouden kunnen komen met een student of professor die ons wat meer zou kunnen vertellen over hydrodynamica. We horen het graag!
Groet, Livius en Lotte
-
Hey @lottevanaller ,
Leuk project en jullie zijn al erg goed onderweg. Testen en ook duidelijke resultaten zal wel wat lastiger zijn maar het lijkt me wel een goede setup met een kracht meter. Je hebt dat ook meteen een praktijk proef gedaan (en het is leuk). De vleugels in een windtunnel testen gaat moeilijk zijn, ik ga er van uit dat het best grote modellen zijn (geen schaal modellen). Dit betekend dat jullie in een hele grote windtunnel zouden moeten testen en hier hebt je normaliter niet snel toegang toe. Voor kennis over hydrodynamica zal ik even rond vragen, probeer ook een mailtje te sturen naar faculteit maritieme techniek!.
Groeten,
WIck -
Hai wick Goelst
Bedankt voor je reactie! Wij hebben inderdaad geen schaalmodel gebouwd, dan zal het dus helaas niet lukken om het in een windtunnel te testen. Wel fijn om te horen dat de manier waarop we de foil willen testen een goede manier is! Daar zullen we dan binnenkort mee aan de slag gaan, nadat we klaar zijn met de laatste stappen om de foil af te maken. We horen het nog graag of je iemand heb gevonden die ons wat meer kan vertellen over de hydrodynamica en we zullen zelf nog een mailtje aan de faculteit maritieme techniek sturen! Bedankt voor de tips!
groet,
Livius en Lotte -
He Lotte,
Splinther hier, ik studeer werktuigbouwkunde aan de TU Delft. Werktuigbouwkunde is dezelfde faculteit als Maritieme techniek en ik heb rondgevraagd voor iemand die jouw wat beter kan helpen met de hydrodynamica, heb jij een aantal vragen die je wil stellen? Stel die dan hier en dan zal ik daar samen met hem op reageren om jou zo veel mogelijk op weg te helpen. Laat maar weten of die een beetje is wat je zoekt.
Groet Splinther
-
Dank voor je reactie! We vroegen ons specifiek af wat de daadwerkelijke verklaring is voor de manier waarop hydrofoils lift genereren. We hebben namelijk online veel bronnen gevonden die steeds wat anders beweren. Zo hebben we vaak de uitleg gezien dat het te verklaren is door het druk verschil wat ontstaat doordat de ''water deeltjes'' over de bovenzijde van de vleugel een langere afstand afleggen dan degene die langs de onderzijde van de vleugel gaan. Zo ontstaat er boven de vleugel een lager drukgebied en onder de vleugel een hoger drukgebied, waardoor er een resulterende kracht omhoog ontstaat; de lift. Onze pws-begeleider, een natuurkunde docent, zei dat deze theorie niet klopt en dat de lift onstaat doordat de ''water deeltjes'' aan de onderzijde tegen de vleugel botsen en van richting veranderen. De kinetische energie waarmee de deeltjes botsen veroorzaken de lift. We vroegen ons dus af welke theorie (het meest) accuraat is, en willen ons hier graag verder in verdiepen. Ook als je nog specifieke bronnen, onderzoeken of websites kent die hier verder over vertellen horen we het graag!
alvast bedankt voor je reactie!
mvg,
Lotte en Livius -
Hey Lotte en Livius,
De natuurkunde achter een hydrofoil is natuurlijk heel belangrijk! De meest accurate theorie is die over het drukverschil. Bij een hydrofoil ontstaat lift door het drukverschil dat ontstaat wanneer water langs de specifiek gevormde vleugel stroomt. De voorvleugel heeft een asymmetrisch profiel: het water dat over de bovenkant beweegt legt een langere weg af en stroomt daardoor sneller dan het water onder de vleugel. Volgens Bernoulli resulteert een hogere stroomsnelheid in een lagere druk. Onder de vleugel blijft de snelheid lager en de druk hoger. Dit drukverschil creëert een opwaartse kracht: de lift. Tegelijk speelt ook de invalshoek een rol. Wanneer de foil onder een kleine hoek het water instroomt, wordt het water omlaag afgebogen. Volgens de derde wet van Newton zorgt de neerwaartse impuls van het water voor een gelijke en tegengestelde opwaartse kracht op de vleugel. De totale lift is dus het resultaat van zowel drukverschil als momentumverandering. Zodra de lift groter wordt dan het gewicht, komt het board boven het wateroppervlak.
Ik ga nog even zoeken naar wat goede literatuur en zal dat naar jullie sturen!Groetjes,
Splinther