Geri Dön

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

  1. Tez No: 285678
  2. Yazar: MONİER ELFARRA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM SİNAN AKMANDOR, YRD. DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2011
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 200

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

  1. Yatay eksenli rüzgar türbinleri için kıvrık kanat geliştirilmesi

    Development of a winglet for horizontal-axis wind turbines

    TOLGA GÖREN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine MühendisliğiEge Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN YILDIZ

  2. Winglets for wind turbines: An experimental study on aerodynamic performance and tip vortex behavior

    Rüzgar türbinleri için kanatçıklar: Aerodinamik performans ve uç girdabı davranışı üzerinde deneysel bir çalışma

    YAŞAR OSTOVAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    EnerjiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OĞUZ UZOL

  3. Horizontal axis wind turbine rotor desing

    Yatay eksenli rüzgar türbini rotoru tasarımı

    SERKAN US

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SÜLEYMAN TOLUN

  4. Stress analysis of the horizontal axis wind turbine rotor blades by using finite element method

    Yatay eksenli rüzgar türbini rotor palalarının sonlu elemanlar yöntemi ile gerilme analizi

    ERCÜMENT ALYANAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1998

    Makine MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SAMİ AKSOY

  5. Development of a high fidelity finite element model of a wind turbine blade via modal testing

    Bir rüzgar türbini kanadının yüksek sadakatli sonlu elemanlar modelinin modal testler yardımıyla geliştirilmesi

    CHADI AMER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    EnerjiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MELİN ŞAHİN