Micro-siting of wind turbines using Navier-Stokes solutions coupled with a numerical weather prediction model
Meteorolojik tahmin modeli ve Navier-Stokes çözümleri kullanılarak rüzgar türbinlerinin mikro-konumlandırılması
- Tez No: 385060
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Havacılık Mühendisliği, Energy, 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: 104
Özet
Bu çalışmada türbülanslı atmosferik akış çözümlerinin elde edilmesi amacıyla kurum içinde geliştirilen paralel çalışabilen 3 boyutlu Navier-Stokes çözücü HYP3D, mezo ölçekli meteorolojik tahmin yazılımı WRF ile akuple edilerek 1 yıl süre için çalıştırılmış, bölgenin rüzgar güç potansiyeli hesaplanmıştır. Atmosferik gözlem verileri temin edilen araştırma bölgesi için detaylı topografya bilgisi temin edilmiş, yüksek çözünürlüklü (1.5 arcsec) hesaplamalı akışkanlar dinamiği çözüm ağı oluşturulmuştur. HYP3D ile çözülecek alan için zamana bağlı başlangıç ve sınır koşulları, yaygın olarak kullanılan meteorolojik tahmin yazılımı WRF'dan 5 dakikalık zaman aralıkları için elde edilmiştir. WRF yazılımından elde edilen zamana bağlı başlangıç ve sınır koşulları, kurum içinde geliştirilen hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımı HYP3D'nin sınır koşulu uygulama rutinlerinde yapılan değişiklikler yardımıyla sürekli güncellenerek uygulanmış atmosferik akış dağılımları paralel hesaplama ortamında elde edilmiştir. Bu çalışmada düşük çözünürlüklü WRF çözüm ağındaki yer yüzeyinin yüksek çözünürlüklü Navier-Stokes çözüm ağıyla eşleştirilebilmesi için elde edilen sınır koşulları iki farklı yaklaşımla modifiye edilmiştir. Elde edilen sonuçlar kontur grafikleri, zaman serileri, weibull dağılımları ve rüzgar gülü grafikleri ile sunulmuş, akış değişkenleri, gerçek gözlem verileri ve WRF sonuçları ile kıyaslanmıştır. Bu çalışmada, WRF ile akuple edilmiş yüksek çözünürlüklü Navier-Stokes çözümleri başarıyla elde edilmiş, geliştirilen mikro konumlandırma araçlarının ve kurum içi çözücünün performansı değerlendirilmiş ve modelin kabiliyetleri sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
High resolution atmospheric flow solutions are obtained with an in-house, parallelized 3 dimensional Navier-Stokes solver, HYP3D coupled with a meso-scale meteorological weather prediction software, WRF, and the wind potential of a specified terrain is assessed based on long term atmospheric flow solutions. Body-fitted grids are employed to discretize the complex terrain of interest in HYP3D. In the study, high resolution (1.5 arcsec) topographical data is used to discretize the specified terrain. In HYP3D solver, the flow field is initialized and the unsteady and spatially varying boundary conditions are continuously updated at the domain boundaries using the data extracted from the WRF solutions in 5 minute time intervals. The unsteady flow solutions and the implementation of the boundary conditions on HYP3D are achieved in a parallel computing environment. The difficulties in coupling the WRF and HYP3D solutions due to the mesh structure and the resolution differences are resolved through two different algorithms. The results are presented as contour plots of velocity fields in time series, and as the Weibull distributions along with wind roses based on integrated data. The velocity fields computed are compared against the met-mast observation data for validation. In the study unsteady Navier-Stokes solutions closely coupled with the WRF solutions on high resolution, terrain fitted grids are successfully obtained, the performance of the in-house solver developed is assessed, and several tools are developed for the micro-siting of wind turbines.
Benzer Tezler
- Reconstruction of the atmospheric flows based on proper orthogonal decomposition method
Atmosferik akış alanlarının uyumlu dik ayrışım yöntemi ile yeniden oluşturulması
TANSU SEVİNE
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI TUNCER
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA KAYA
- Windsim programı kullanılarak Çatalca bölgesinde rüzgâr enerji santrali mikro-konuşlandırma çalışması
Micro-siting of wind power plant study in Çatalca regionusing windsim program
YUNUS EMRE ŞAKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
EnerjiKocaeli ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MERAL ALTINAY
- Rüzgar santrallerinde saha modelleme ve enerji analizi
Wind farm modelling and energy analysis in wind power plants
MUSA KOCAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEDRİ KEKEZOĞLU
- Enerji depolama üniteli trijenerasyon mikro şebeke sisteminde çizelgeleme optimizasyonu: Hastane uygulaması
Scheduling optimization in the trigeneration microgrid system with energy storage unit: Hospital application
ANIL DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR KAYALICA
DOÇ. DR. AYŞE AYLİN BAYAR
- Popülasyon temelli sezgisel algoritmaya dayanan genetik algoritma ile rüzgar santrali türbin yerleşimi optimizasyonu ve bir uygulama
Wind farm layout optimization by genetic algorithms seeded with population based heuristic algorithm and a case study
MELİKE SULTAN KARASU AŞNAZ
Doktora
Türkçe
2017
EnerjiBalıkesir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEDRİ YÜKSEL