Horizontal axis wind turbine rotor desing
Yatay eksenli rüzgar türbini rotoru tasarımı
- Tez No: 142991
- Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN TOLUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, 10 m/s rüzgar hızında 5 kW güç üreten yatay eksenli bir rüzgar türbini rotoru tasarımı yapılmıştır. İlk önce, rüzgar enerjisi dönüştürücü sistemin kavramsal tasannu yapılmış ve tasarım gereksinimleri oluşturulmuştur. Bu çerçevede verimi yüksek, hafif, üretimi kolay ve düşük maliyetli bir rotor palası (kanadı) tasarlanmak istenmiştir. Aerodinamik tasarımı verimlilik ve imal edilebilirlik kısıtları üzerine kurulmuştur. Performans hesabı ve geometri hesabı için MATLAB programı hazırlanmıştır. Hesaplamalar sonucu burulan ve sivrilen 3 paladan oluşan 0.476 güç katsayısına sahip bir rotor tasarlanmıştır. Linearleştirme sonucu oluşan güç kaybmı telafi etmek için rotor yarıçapı 2.5 m den 2.6 m ye uzatılmıştır. Palanın ve tüm türbinin CAD modeli CATIA kulanarak modelenmiştir. Bir sonraki aşama yapısal tasarım ve analizi pala geometrisinin belirlenmesinden sonra gerçekleştirilmiştir. Yapısal tasarımı için hafifliği, düşük maliyeti ve kolayca temin edilebilmesi sebebiyle fiberglass/epoksi kompozit malzemesi seçilmiştir. Pala içi boş ve kabuk olarak modellenmiş ve gerilme ve gerinme komponentleri ANSYS 7.0 SEA ticari yazılımı kullanarak yapılmıştır. Palaya etkiyebilecek maksimum yükler hesaplanarak sonlu elemanlar modeline etkitilerek analiz yapılmıştır. Daha hafif ve sağlam bir yapı elde edebilmek için farklı tabaka kompozisyonları analiz edilmiş ve iç kısımda bir spar perdesi ve başlıkları oluşturulmuştur. Gerinme değerleri yapısal bozulma kriteri olarak kullanılmıştır. Daha sonra modal analizi yapılmış ve doğal frekansları rotorun dönme frekansı ve türbini taşıyan kulenin doğal frekanslanyla karşılaştırılmıştır. Non-lineer ve modal analiz sonucu elde edilen değerlerin uygun olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, a horizontal axis wind turbine rotor, which is producing 5 kW power at 10 m/s wind speed, is designed. Firstly, the conceptual design of wind energy conversion system is done and design requirements are constituted. In these limits, a rotor blade, that has high efficiency, lightweight, ease of manufacture and low cost, is being wanted to design. The aerodynamic design is built on efficiency and ability of manufacturing constraints. The blade geometry is designed and its performance is calculated by using blade element momentum theory. A MATLAB program is prepared for geometry and performance calculations. As a consequence of calculations, a rotor that has three tapered and twisted blades and power coefficient of 0.476 is designed. The blade is extended from 2.5 m to 2.6 m long to recover the power loss occurred by the linearization process. The CAD model of the blade and whole turbine is modeled using CATIA. The next step structural design and analysis is performed after determination of the geometry. Fiber glass/epoxy composite material is chosen because of its lightweight, low cost and easy to obtain. The blade structure is modeled as hollow and shell structured and stress and strain components are determined using ANSYS 7.0 FEA commercial software. The maximum loads that affect the blade are calculated and applied on Finite element model. The different laminate lay-up schedules are analyzed and a spar web and spar caps are created inside the blade to lower the weight and to suffer the structure. The strain results are used as structural failure criteria. After modal analysis is done, blade's natural frequencies are compared with rotation frequency and tower frequency. It is seen that the results obtained from non linear static analysis and modal analysis is reasonable. IX
Benzer Tezler
- Eğimli bir yatay eksenli rüzgar türbini kanadının aerodinamik tasarımı ve optimizasyonu
Aerodynamic design and optimization of a swept horizontal axis wind turbine blade
MEHMET NUMAN KAYA
Doktora
Türkçe
2019
Havacılık ve Uzay MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FARUK KÖSE
PROF. DR. OĞUZ UZOL
- 500 kw'lık bir rüzgar türbini ana şaftının tasarımı ve yorulma analizleri
The design and fatigue analysis of the main shaft of a 500 kw wind turbine
İBRAHİM ENES ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Horizontal axis wind turbine rotor blade: winglet and twist aerodynamic design and optimization using CFD
Yatay eksenli rüzgar türbini rotor kanadı: Sayısal akışkanlar dinamiği (SAD) ile kanatçık ve büküm aerodinamik tasarım ve eniyilemesi
MONİER ELFARRA
Doktora
İngilizce
2011
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM SİNAN AKMANDOR
YRD. DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL
- Wind energy assessment at Elspiaa Tripoli Libya: Design and performance of horizontal axis wind turbine using blade element momentum theory (BEMT)
Elspiaa Tripoli Libya'daki rüzgar enerji değerlendirmesi: Blade element momentüs teorisini (BEMT) kullanarak yüksek aksam rüzgar türbininin tasarımı ve performansı
HAMZA ABO NAMA
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiTürk Hava Kurumu ÜniversitesiMakine ve Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. MOHAMED ELMNEFI
- Computer-aided design of horizontal-axis wind turbine blades
Yatay eksenli rüzgar türbin palalarının bilgisayar destekli aerodinamik tasarımı
SERHAT DURAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KAHRAMAN ALBAYRAK
YRD. DOÇ. DR. TAHSİN ÇETİNKAYA