Geri Dön

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

  1. Tez No: 489526
  2. Yazar: YAŞAR OSTOVAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. OĞUZ UZOL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Havacılık Mühendisliği, Energy, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  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: 121

Özet

Bu tez çalışmasında birbirleriyle etkileşim halinde olan iki benzer yatay eksenli rüzgar türbinlerinde kanatçıkların performansa ve kanat uç girdapı davranışına etkisi incelenmiştir. İki türbin için de güç performansı ölçümleri öndeki türbinde kanatçık varken ve yokken yapılmıştır. Sonuçlar, öndeki türbin tasarım uç hız oranında çalışırken kanatçıkların kullanılmasıyla bu türbinin performansında %3'lük bir artış olduğunu göstermiştir. Kanatçıklı türbinin arkasında çalışan türbinin ise daha az enerji ürettiği tespit edilmiştir. Ancak, iki türbinin toplam verimi kanatçıkların kullanımıyla artmıştır. Peş peşe gelen kanat uçlarından kopan üç adet girdap yapısının yörüngeleri faz-kilitlemeli PIV ölçümleri ile 120 derecelik azimut açısını kapsayacak bir şekilde takip edilmiştir. Türbinin iz bölgesi sınırındaki akışa ve uç girdaplarına olan etkileri incelenmiştir. Sonuçlar kanatçıkların ilk başta asimetrik birbiri etrafında dönen bir girdap çifti oluştuğunu ve bu girdap çiftinin 10 uç veteri mesafe sonrasında tek girdap oluşturmak üzere birleştiğini göstermektedir. İki girdap yapısının birbirleriyle olan etkileşimi referans deneylere göre arka bölgede daha hızlı bir girdap konveksiyonu ve yarıçap yönünde dışa doğru bir harekete neden olmuştur. İz sınırı yarıçap yönünde dışa doğru kaymış ve hız gradyanlarında bir yayılma görülmüştür. Vortisite ve türbülans kinetik enerjisi seviyeleri iz bölgesi sınırında ve girdap merkezinde önemli bir ölçüde düşmüştür. Uç girdapı merkezi boyutlarının kanatçıklı durumda referans duruma kıyasla üç kat büyük olduğu görülmüştür. Sonuçlar çeşitli girdap merkezi ve genişleme modelleriyle uyum göstermektedir. Kanatçıklar kullanıldığında indüklenmiş sürüklenmede %15 civarında bir azalma olduğu değerlendirilmektedir.

Özet (Çeviri)

This study experimentally investigated the effects of winglets on power performance and tip vortex behavior of two interacting similar model horizontal axis wind turbines. Power performance of both turbines positioned in-line was measured with and without winglets attached to the blade tips of the upstream turbine. Results showed that power coefficient of upstream turbine increased about 3% operating with winglets around rotor design TSR. Downstream turbine produced less energy while operating in the wake of the“wingletted”upstream turbine. However, the overall efficiency of two turbines increased with winglets. Trajectories of three vortex structures shed from three consecutive blades of the rotor were captured in Phase-locked PIV measurements covering 120 degrees of azimuthal progression of the rotor. The impact of using winglets on the flow field near the wake boundary as well as on the tip vortex characteristics were investigated. Results showed that winglets initially generated an asymmetric co-rotating vortex pair, which eventually merged together after about 10 tip chords downstream. Mutual induction of the initial double vortex structure caused a faster downstream convection and a radially outward motion of tip vortices. The wake boundary was shifted radially outwards, and velocity gradients were diffused. Vorticity and turbulent kinetic energy levels were significantly reduced across the wake boundary and within the vortex core. The vortex core sizes were tripled. Results showed consistency with various vortex core and expansion models. The estimated induced drag reduction was about 15% with winglets. Meandering analysis showed that the meandering amplitude increased as the vortices aged.

Benzer Tezler

  1. 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

    MONİER ELFARRA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM SİNAN AKMANDOR

    YRD. DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL

  2. 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

  3. Kanat-uçkanat etkileşiminin sayısal analizi

    Numerical analysis of wing-winglet configuration

    NURHAK ERBAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2001

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. A. RÜSTEM ASLAN

  4. Winglet takılmış kanatlar etrafında sayısal ağ üretimi ve viskoz akış analizi

    Başlık çevirisi yok

    ORHAN KÜPÜŞOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uzay Bilimleri ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. A. RÜSTEM ASLAN

  5. Uzun menzilli uçuşların performans ve planlama yöntemlerine dayalı maliyet iyileştirmesi

    Cost improvement based on performance and planning methods of long-haul flights

    ZAFER CAN ÇINAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HAYRİ ACAR