Experimental investigation of the effects of tip injection on the characteristics of the tip vortex on a model wind turbine
Uç enjeksiyonunun uç girdabının karakteristiği üzerindeki etkilerinin model bir rüzgar türbini üzerinde deneysel olarak incelenmesi
- Tez No: 383019
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
Bu çalışma kanat boyunca sürekli yapılan uç enjeksiyonunun, yatay eksenli bir rüzgar türbininin uç akış ve performans karakteristikleri üzerindeki etkilerini incelemektedir. Deneyler bir açık-jet kesitli rüzgar tüneli önünde ve özel olarak tasarlanmış model bir rüzgar türbini kullanılarak yapılmıştır. Model türbin, NREL S826 kanat profiline sahip üç palli bir rotora sahiptir. Uç enjeksiyonu için kullanılan sistem özel tasarlanmış ve bir basınçlı odaya, içi boş bir mile, basınçlı bir rotor göbeğine ve içinde uç enjeksiyonu için hava kanalları bulunan pallere sahiptir. Ayrıca model türbin yük ölçümleri için bir torkmetreye, altı eksenli yük-tork ölçere, devir kontrolü için bir elektrik motoruna nasel, kule ve bir temele sahiptir. Yüksek Hızlı Parçacık İmge Hızölçer (YH-PİH) deneyleri sabit 5 m/s rüzgar hızında, uç hız oranı 5 için referans ve iki farklı uç enjeksiyon oranında gerçekleştirilmiştir. PİH sonuçlarına göre uç enjeksiyonu model türbinin uç girdabının yanı sıra türbin iz bölgesi karakteristiklerini de değiştirmektedir. Uç enjeksiyonu, uç girdabının boyut, konum, vortisite ve izlediği yolu etkilemekle beraber, türbin iz bölgesinin genişlemesine ve türbin iz bölgesindeki hızın artmasına neden olmaktadır. Ek olarak uç enjeksiyonun bir rüzgar türbininde aktif akış kontrol yöntemi olarak kullanılmasının ne kadar verimli olduğunu anlamak için güç verimliliği analizi ve de yük karakteristiklerinde meydana gelen değişimler ile uç bölgesinde meydana gelen akış değişiklikleri arasında bir bağlantı bulabilmek amacıyla kütle akış analizi yapılmıştır. Sonuçlara göre her ne kadar uç enjeksiyonu model türbinin güç/yük katsayılarında bir atışa sebep olsa da genel olarak verimsiz sonuçlar göstermiştir. Kütle akış analizine göre, uç enjeksiyonunun etkili kanat uzunluğunu arttırarak kütle akış miktarının artmasına yol açtığı böylece model türbinin güç/yük katsayılarını arttırdığı sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
This study presents the results of an experimental study performed on a horizontal axis wind turbine to investigate the effects of spanwise steady tip injection on the tip flow characteristics of a model turbine. Experiments are performed in front of an open-jet wind tunnel facility on a specially designed model wind turbine that has a 3-bladed rotor with NREL S826 airfoil profile. The turbine has a specially designed injection system which consists of a pressure chamber, a hollow shaft, pressurized hub and blades with injection channels for tip injection. The model turbine is also instrumented with a torquemeter, a 6-axes Force-Moment transducer for load measurements, an electrical motor to control the rotational speed, a nacelle, a tower and a base. Time Resolved Particle Image Velocimetry (Tr-PIV) measurements are performed at 5 m/s constant wind speed, at TSR=5 for baseline and two selected injection ratios. Tr-PIV results showed that, injection changes the tip vortex as well as wake characteristics of the model turbine. Injection affects the size, location, vorticity and the trajectory of the tip vortex also; it causes an expansion in the wake and increases the velocity behind the turbine depending on injection ratio. In addition, a power budget analysis is performed to see how feasible to use tip injection in sense of an active flow control method. To understand the relation between performance changes and tip flow field characteristics a 1D mass flow analysis is done. Results show that although tip injection has an increasing effect on performance characteristics of this model turbine it is mostly inefficient to use injection according to the power budget analysis. According to the mass flow analysis, tip injection increases the effective span therefore the mass flow rate which results in increase in performance characteristics dependent on injection ratio.
Benzer Tezler
- Experimental investigation of the effects of tip-injection on the aerodynamic loads and wake characteristics of a model horizontal axis wind turbine rotor
Uç enjeksiyonunun yatay eksenli bir model rüzgar türbininin aerodinamik yük ve iz bölgesi karakteristikleri üzerindeki etkisinin deneysel olarak incelenmesi
ANAS ABDULRAHIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Experimental investigation of the effects of waveform tip injection on the characteristics of tip leakage vortex in a LPT cascade
Dalga biçimli uç enjeksiyonunun düşük basınçlı türbin kaskatındaki uç sızıntı girdapları karakteristiği üzerindeki etkisinin deneysel incelenmesi
BAYRAM MERCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Experimental investigation of waveform tip injection on the characteristics of the tip vortex
Dalga şekli uç enjeksiyon yönteminin uç girdabı karakteristiğine etkisi
YASHAR OSTOVAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OGUZ UZOL
- A parametric investigation of tip injection for active tip vortex control
Aktif kanat ucu girdabı kontrolü için sağlanan kanat ucu enjeksiyonunun parametrik olarak incelenmesi
RIZA CAN DEDEKARGINOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Parametrik oluk yapısının eksenel gaz türbinlerindeki aerodinamik performansa etkisinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile incelenmesi
Investigation of the effect of the parametric casing grooves on aerodynamic performance in axial gas turbines by using computational fluid dynamics
ANIL BERK ATALAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU