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
- Tez No: 385019
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Bu çalışmada, uç enjeksiyonu yatay eksenli model bir rüzgar türbini rotoruna uygulanarak farklı enjeksiyon senaryolarında güç ve yük karakteristikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Model rüzgar türbini 0.95 m çaplı ve 3 palli bir rotora, paller ise NREL S826 kanat profilinde ve doğrusal olmayan burulma ve veter dağılımına sahiptir. Nasel, pal göbeği ve paller, rotor dönerken basınçlı havanın sistemden geçerek pal uçlarından enjekte edilebilmesi için özel olarak tasarlanmıştır. Deneyler, seçilmiş uç hız oranlarında ve 1.7 m çapındaki açık-jet tünelinin çıkışında gerçekleştirilmiştir. Dolayısıyla bu tez referans ve enjeksiyonlu koşullarda güç ve yük katsayılarının uç hız oranına göre değişimini karşılaştırılmalı olarak sunmaktadır. Ek olarak, türbin iz bölgesi ölçümleri sabit sıcaklıklı tel anemometresi (CTA) kullanılarak rotor düzleminin arkasındaki farklı eksenel konumlarda gerçekleştirilmiştir. Son olarak, rotor düzleminin arkasındaki akış alanı, tek sensörlü sabit sıcaklıklı tel anemometresi kullanılarak referans (enjeksiyonsuz) ve enjeksiyonlu durumlar için taranmıştır. Sonuçlar göstermiştir ki, uç enjeksiyonu kullanıldığında ölçülen değerlerde referans değerlere göre önemli bir fark oluşmaktadır. Bu fark uç enjeksiyonlu yük ölçümleri için kuvet ve güç katsayılarında özellikle uç hız oranı maksimum güç katsayısındaki uç hız oranına eşit ve daha yüksek değerler için artış göstermektedir. Türbin iz bölgesinde ise enjeksiyon ile birlikte türbin uç iz bölgesinin, radyal olarak dışarı doğru itildiği ve türbülans seviyelerinin referans ölçümlere göre artarak daha geniş alanlar kapladıkları gözlemlenmiştir. Rotor çapının iki katına kadar olan uzaklıklarda türbin iz bölgesi içerisinde, iz bölgesi ve ana akış arasındaki sınırın uç enjeksiyou ile birlikte genişlediği, akışın içinde daha çok dağıldığı ve türbülans seviyelerinin arttığı tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, tip injection is implemented on a model Horizontal Axis Wind Turbine (HAWT) rotor to investigate the power and thrust coefficient variations as well as the wake characteristics. The model wind turbine has a 0.95 m diameter 3-bladed rotor with non-linearly twisted and tapered blades that has NREL S826 profile. The nacelle, hub and the blades are specifically designed to allow pressurized air to pass through and get injected from the tips while the rotor is rotating. The experiments are performed at selected tip speed ratios by placing the turbine at the exit of a 1.7 m diameter open-jet wind tunnel facility. This thesis will present a comparative study of the power and thrust coefficient distributions with Tip Speed Ratio (TSR) for the baseline (no-injection) case as well as for the injection cases. In addition, wake measurements using Constant Temperature Anemometry (CTA) system have been conducted at different axial locations downstream of the rotor plane. Results show that, when there is injection, obtained characteristics have significant differences compared to the baseline case both for the load data showing an increase in power and thrust coefficients for TSR values starting near maximum CP condition up to higher TSR levels as well as for the wake characteristics showing a tip flow region that is radially pushed outwards with increased levels of turbulence occupying wider areas compared to the baseline case. Within the wake zone, it's observed that the boundary between the wake and the freestream gets wider and more diffused due to tip injection. Finally, tip injection shows a power deficiency in terms of increasing the load data, since we are spending more power on the injected air than we gain. Therefore, it is best used for instantaneous active load control depending on flow conditions and load requirements.
Benzer Tezler
- 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
EZGİ ANIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
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