PWS Hyperloop w/ Inductrack
-
Geachte wijzen van de TU Delft,
Wij zijn voor ons PWS een proof-of-concept aan het bouwen van de Hyperloop. Het moet een werkend schaalmodel worden met een schaal van ~1:8.
Hiervoor hebben we al een Halbach array geproduceerd van 5x 10mm N42 NdFeB magneten, en nu werken we aan wat de baan moet worden. We lopen alleen tegen wat problemen aan, en aangezien dit een uitzonderlijk jong onderwerp is, is er nauwelijks iets over op internet te vinden.Wanneer we met de Halbach array langs een plaat aluminium bewegen, wordt er behoorlijk wat drag geproduceerd, maar nauwelijks lift. We hebben geen flauw idee hoe dat komt, terwijl sommige bronnen op internet vermelden dat Inductrack een lift:drag ratio kan hebben van 200:1...
we hebben de magneten dus in deze opstelling:
in een aerodynamische behuizing.
(hier een link naar de laatste versie van ons PWS, als jullie dat interessant vinden)Kan iemand ons vertellen wat we verkeerd doen of wat voor factoren veel invloed hebben op de lift:drag ratio?
We lazen ook ergens dat gelamineerd aluminium (om op te zweven) een voordeel zou hebben t.o.v. 1 massieve laag aluminium, maar waarom of hoe dat nou precies werkt, kunnen we niet vinden. Kan iemand ons vertellen hoe dit nou zit?
Alvast heel erg bedankt,
Daan en Reinier
-
Beste Reinier en Daan,
Mijn excuses dat ik zo laat antwoord. Dit kwam door mijn vakantie.
Ik moet eerlijk toegeven, dat ik ook niet een specialist ben op dit gebied.
Ik zal dus ook even het nodige onderzoek moeten doen. Ik wil je even laten weten dat ik er mee bezig ben en spoedig hoop te antwoorden!Groetjes,
Thom
-
Ha jongens,
Even een update, ik ben er nog mee bezig. Ben zelf erg druk nu met tentamens. Dat jullie dat weten. Maar ik laat deze vraag zeker niet links liggen!!
Ik heb jullie topic ook even doorgestuurd naar mijn collega, zij studeert Lucht- en ruimtevaart. Zij gaat er ook nog even naar kijken en dan hopen we samen te kijken wat er nou precies aan de hand is!
Jullie horen van me.Groetjes,
Thom
-
Thom Woudstra Super, heel erg bedankt alvast. :)
-
Beste @Reinier en Daan,
Wat jullie precies verkeerd doen wat betreft de magneten zou ik niet weten, maar ik kan jullie misschien wel op de goede weg helpen wat betreft de aerodynamica.
Allereerst is het natuurlijk handig om te weten hoe jullie de lift en drag nu meten/berekenen. Het kan zomaar zijn dat er gewoon iets niet helemaal klopt in de opstelling/berekening. Verder moet je er rekening mee houden dat tot het moment van zweven de trein over de rails zal schuiven. Hierdoor krijg je frictie die afhankelijk is van je normaalkracht. Hoe meer lift hoe lager die normaalkracht en hoe lager de frictie zal zijn. Op het moment dat het treintje daadwerkelijk zweeft ondervindt het geen fricite meer van de rails en kan je veel hogere L/D ratios behalen . Kan het zijn dat jullie nog te weinig lift produceren om de zwaartekracht van het treintje op te heffen? Ook zou ik eens opzoeken waar de lift- en weerstandscoefficient allemaal van afhangen.
Als laatste kan jullie afwijkende L/D ook aan het volgende liggen: De data waarmee jullie jullie schaalmodel vergelijken is waarschijnlijk gebaseerd op een veel grotere trein. Als jullie je schaalmodel willen vergelijken met een "echte" trein krijg je te maken met het "schalingsprobleem". Het reynolds getal en het mach nummer van jullie treintje moet overeen komen met die van de echte trein om een eerlijke vergelijking te kunnen maken.
Om mee te beginnen lijkt het me handig om nog eens goed naar de opstelling/berekeningen te kijken.
Succes!
Juul
-
@Juul-Jongbloed zegt in PWS Hyperloop w/ Inductrack:
Beste @Reinier en Daan,
Wat jullie precies verkeerd doen wat betreft de magneten zou ik niet weten, maar ik kan jullie misschien wel op de goede weg helpen wat betreft de aerodynamica.
De aerodynamica is niet geheel relevant in dit geval aangezien het over een schaalmodel gaat, en ons "test track" niet langer gaat worden dan max. 10m (en dat is al heeeel optimistisch). Daardoor gaan we niet hele hoge snelheden halen waardoor de luchtweerstand niet een significant probleem is.
We hadden het een beetje vaag uitgelegd zie ik nu, maar het gaat niet om de aerodynamische lift/drag maar om de elektromagnetische lift/drag die ontstaat als gevolg van 'eddy currents' in de aluminium plaat welke worden geïnduceerd door de bewegende magneet-array die aan het voertuig zit.Wat ons nogal verwart is dat allerlei teams die meedoen aan de Hyperloop-competitie zeggen dat ze lift:drag ratios van 14:1 en soms zelfs 200:1 kunnen halen door gebruik van dit soort zweeftechnieken, maar bij ons werkt het heel anders en dat lijkt ons niet heel logisch want een schaling zou niet ineens de werking van natuurwetten moeten veranderen.. right?
Allereerst is het natuurlijk handig om te weten hoe jullie de lift en drag nu meten/berekenen. Het kan zomaar zijn dat er gewoon iets niet helemaal klopt in de opstelling/berekening.
Onze 'testmethode' is op dit moment: de magneet-ski met magneet-array langs een 4-5mm dikke aluminium plaat bewegen. Dit is een hele simpele simulatie van een 'trein' op een 'baan'.
Verder moet je er rekening mee houden dat tot het moment van zweven de trein over de rails zal schuiven. Hierdoor krijg je frictie die afhankelijk is van je normaalkracht. [...]
We hebben het ontwerp sinds de eerste post geüpdate met wieltjes in de ski's, zodat 'ie het eerste stuk niet al te veel weerstand heeft. :)
Op het moment dat het treintje daadwerkelijk zweeft ondervindt het geen fricite meer van de rails en kan je veel hogere L/D ratios behalen . Kan het zijn dat jullie nog te weinig lift produceren om de zwaartekracht van het treintje op te heffen? Ook zou ik eens opzoeken waar de lift- en weerstandscoëfficient allemaal van afhangen.
We zijn ettelijke uren bezig geweest met 'opzoeken', maar Hyperloop en InducTrack (zo heet deze zweeftechniek) zijn nog zulke nieuwe ideeën dat we er nauwelijks dat soort bruikbare technische info (relatie tussen snelheid, grootte magneten, afstand tot baan en lift/drag) over konden vinden.
Als laatste kan jullie afwijkende L/D ook aan het volgende liggen: De data waarmee jullie jullie schaalmodel vergelijken is waarschijnlijk gebaseerd op een veel grotere trein. Als jullie je schaalmodel willen vergelijken met een "echte" trein krijg je te maken met het "schalingsprobleem". Het reynolds getal en het mach nummer van jullie treintje moet overeen komen met die van de echte trein om een eerlijke vergelijking te kunnen maken.
^ dat gaat weliswaar allemaal over aerodynamica, maar desondanks heb je wel een goed punt. We hebben 10mm N42 neodymium magneten gekozen omdat die een merkbaar effect hadden op een stukje aluminium, met het idee "meer = beter". Maar het zou kunnen dat voor deze schaal juist een kleinere maat (7mm of 5mm) nodig is en dat dat effect pas merkbaar wordt op een hogere snelheid. Hier zullen we eens naar kijken, ik heb die 7mm magneten ook nog ergens slingeren.. :)
Ik heb overigens ook een keer contact gehad met het Delft Hyperloop Team (weet niet wie, via de Facebook-pagina) maar die willen (terecht) liever niet helpdesk zijn voor PWS-piekerende
pubersjongvolwassenen dus naast een paar hints heb ik daar geen concrete info uit kunnen putten. Het MIT team zei wel dat ze geen Halbach-arrays maar noord-zuid-noord-zuid wisselende magneet-arrays gebruiken. (waarschijnlijk omdat die van nature wel aan elkaar blijven hangen, en halbach-arrays uit elkaar schieten zodra ze de kans krijgen.)Bedankt voor jullie inzet, ik hoop dat jullie ons nog kunnen helpen met het lift:drag verhaal :s
~Reinier (en Daan)
-
Ha @Reinier en Daan,
ik heb ook eens voor jullie zitten googlen en het is inderdaad lastig omdat er nog niet zo veel over te vinden is! Ik moet eerlijk zeggen dat ik zelf ook echt weinig weet van magnetisme maar ik heb hier en daar misschien toch wat gevonden wat jullie kan helpen. Verder ga ik heel erg m'n best doen om iemand te vinden die hier meer over weet en tijd heeft om eens naar jullie probleem te kijken.
Hebben jullie toevallig de bronnen voor mij waarin die hoge lift to drag ratios vermeld worden? Ik ben heel beniewd met welke situatie we jullie schaalmodel precies vergelijken.
Ik begreep uit dit artikel dat de tunnel met lage druk en de grote snelheid van de trein een rol spelen bij het verlagen van de drag. Ook uit dit meer algemene artikel begreep ik dat er een relatie bestaat tussen de snelheid van de trein met de tunnel diameter en de drag. Daar ik uit jullie testmethode begreep dat jullie dit niet hebben kan dit wel eens een verklaring kunnen zijn voor jullie hoge drag?
Verder was ik ook wel benieuwd naar de wieltjes die jullie onder de ski's geplaatst hadden. Kunnen die op een manier interfereren met het magneetveld?
Wat betreft de Halbach magneten, op Google Scholar vond ik een klein stukje over het gebruik van passive magnetic levitation in combinatie met non-superconductors. Bij [0094] staat er dat de efficiency van het passive mag-lev system omhoog gaat naarmate de snelheid omhoog gaat. Daar jullie niet hele hoge snelheden halen bij het testen zal jullie efficiency dus ook lager zijn.
Nog een laatste tip - ik raad jullie heel erg aan in het engels op google scholar te zoeken. Als jullie moeite hebben met het engels wil ik jullie daar ook wel bij helpen.
Groetjes Juul
