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
- Tez No: 285678
- Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM SİNAN AKMANDOR, YRD. DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmanın ana hedefi, daha fazla güç üretmek amacıyla, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (SAD) yöntemleri kullanarak kanatçık, burkulma açısı dağılımı ve hücum açısı değerlerini eniyilemektir. Numeca Fine/Turbo yazılımının RANS çözücüsü, NREL II ve NREL VI test kanatları kullanılarak doğrulanmıştır. Sonuçlar, iki örnek için de, ölçümler ile yüksek derecede uyumluluk göstermiştir. Düşük Mach sayılı akış için iki farklı ön-şartlandırıcı uygulanmıştır. Sonuçlar, Merkle ön-şartlandırıcısının Hakimi'ye göre üstün olduğunu göstermiştir ve bu sebeple, daha sonraki benzeşimler için Merkle ön-şartlandırıcısı seçilmiştir. Buna ek olarak, farklı türbülans modelleri karşılaştırılmış ve k-? Launder ? Sharma ölçümler ile en tutarlı sonuçları sağlamıştır. Bu sebeple, daha sonraki simülasyonlar ve tasarım süreçleri için k-? Launder ? Sharma seçilmiştir. Tasarım ve eniyileme süreçlerine geçilmeden önce farklı kanatçık yapıları üzerinde çalışmalar yapılmıştır. Sonuçlar, kanadın emme tarafına doğru yönlendirilmiş kanatçıkların daha yüksek bir güç çıkışına sebep olduğunu göstermektedir. Tasarım ve eniyileme süreçlerinde genetik algoritmalar ve yapay sinir ağı yöntemleri kullanılmıştır. Eniyilenmiş kanatçıklar güç çıkışında %9.5'lik bir artış gösterirken, eniyilenmiş burkulma %4'lük bir artış göstermiştir. Ayrıca, daha fazla güç çıkışı elde etmek amacıyla, stall kontrollü olan kanatlar hücum kontrollü kanada çevrilmiştir. Bu çalışmalardan elde edileneniyilenmiş kanatçık tasarımı, eniyilenmiş burkulma ve eniyilenmiş hücum açısı değerlerinin bir bileşimi kullanılarak nihai tasarıma ulaşılmıştır. Bu tasarım, güç çıkışında yaklaşık %38'lik bir artış göstermektedir
Özet (Çeviri)
The main purpose of this study is to aerodynamically design and optimize winglet, twist angle distribution and pitch angle for a wind turbine blade using CFD to produce more power. The RANS solver of Numeca Fine/Turbo was validated by two test cases, the NREL II and NREL VI blades. The results have shown a considerable agreement with measurements for both cases. Two different preconditioners have been implemented for the low Mach number flow. The results have shown the superiority of Merkle preconditioner over Hakimi one and Merkle was selected for further simulations. In addition to that, different turbulence models have been compared and the k-? Launder ? Sharma has shown the best agreement with measurements. k-? Launder ? Sharma was chosen for further simulations and for the design process. Before starting the design and optimization, different winglet configurations were studied. The winglets pointing towards the suction side of the blade have yielded higher power output. Genetic algorithm and artificial neural network were implemented in the design and optimization process. The optimized winglet has shown an increase in power of about 9.5 % where the optimized twist has yielded to an increase of 4%. Then the stall regulated blade has been converted into pitch regulated blade to yield more power output. The final design was produced by a combination of the optimized winglet, optimized twist andbest pitch angle for every wind speed. The final design has shown an increase in power output of about 38%.
Benzer Tezler
- Çukurova bölgesinde biyoklimatik veriler kullanılarak açık ve yeşil alan sistemlerinin belirlenmesi ilkeleri üzerinde bir araştırma
A research on the determination of the principles in open and green spaces systems by using the bioclimatic data in Çukurova region
MEHMET FARUK ALTUNKASA
Doktora
Türkçe
1987
Çevre MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDOĞAN GÜLTEKİN
- Zar tabakalı bir güneş havuzunda güneş ışınımının geçişi ile enerji depolanmasının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
MÜKERREM ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATİLLA ÖZMEN
- Atmosfer etkisinde kalan metallerin korozyonu
Corrosion of metals under the influence of the atmosphere
ÜMİT ÖZDİLER
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAYRİ YALÇIN
- Kutu kesitli kirişlerin eğilme, burulma ve bozulma etkilerine göre analizi
Başlık çevirisi yok
AHMET BUDAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLHAN SUNGUR