Investigations of upscaling effects for aerodynamic design of large wind turbine rotors by using bem theory and optimization
Pala elemanı momentum teorisi ve optimizasyon kullanarak büyük rüzgar türbini rotorlarının aerodinamik tasarımı için yukarı ölçeklendirme etkilerinin incelenmesi
- Tez No: 612848
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda, rüzgar enerjisi en çok tercih edilen ve kabul edilen yenilebilir enerji kaynaklarından biri haline gelmiştir. Bununla birlikte, yeni rüzgar türbinlerinin tasarım zorlukları hala vardır, özellikle de yukarı ölçeklendirme problemleri, çünkü rotor kanat büyüklükleri gittikçe artmaktadır. Bu araştırmanın temel amacı, yeni tasarım ve ölçeklendirme yöntemlerini araştırarak ve geliştirerek, rüzgar türbini tasarımında ölçeklendirme etkilerini anlamaktır. Tasarım çalışmaları için, 5 MW NREL rüzgar türbini temel rotor olarak kullanılmıştır. Yukarı ölçeklendirme çalışmaları için, seçilen bu 5 MW temel rüzgar türbini, doğrusal ölçeklendirme kuralı olan klasik ölçeklendirme yöntemini kullanarak, 10, 15 ve 20 MW'lık rüzgar türbinlerine ölçeklendirilmiştir. Pala elemanı momentum teorisi ve çok amaçlı genetik algoritmaya dayalı optimizasyon çalışmaları için, ilk olarak referans olarak alınan 5 MW NREL rüzgar türbini kanadı optimize edilmiş ve analiz edilmiştir. Daha sonra, yukarı ölçeklendirilmiş 10 MW, 15 MW ve 20 MW rüzgar türbinlerinin aerodinamik şekli ve kanat kütlesi optimize edilmiştir. Enerji üretimini en üst düzeye çıkarmak ve kanat kütlesini en aza indirmek için optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Rotor palalarının aerodinamik ve yapısal parametreleri, veter uzunluğu, burgu açısı, pala kütlesi ve pala katılığı gibi parametreler karşılaştırılmıştır. Aerodinamik ve yapısal performans analizleri FAST yazılımı kullanılarak yapılmıştır ve referans kanat, optimum kanatlar ve ölçeklendirilmiş kanatlar için sonuçlar karşılaştırılmıştır. Son olarak, rüzgar türbinlerinde yeniden boyutlandırma etkilerini anlamak için, optimize edilen rüzgar türbinlerinin sonuçlarından rotor çapının bir fonksiyonu olarak yeni ölçeklendirme eğilimleri formüle edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years, wind power has become one of the most preferred and accepted renewable energy sources. However, there are still design challenges of new wind turbines especially upscaling problems as the size of rotor blades gets larger and larger. The main objective of this research is to understand scaling effects on wind turbine design by investigating and developing new design and scaling methodologies. For the design studies, the 5 MW NREL wind turbine is used as the baseline rotor. For the upscaling studies, this selected 5 MW baseline wind turbine is scaled up to 10, 15 and 20 MW wind turbines by using the classical upscaling method which is a linear scaling rule. For the optimization studies based on the blade element momentum theory and multipurpose genetic algorithm, the 5 MW NREL wind turbine blade which is taken as the reference blade is first optimized and analyzed. Then, the aerodynamic shape and blade mass of the upscaled 10 MW, 15 MW and 20 MW wind turbines are optimized. The optimization studies are conducted to maximize power generation and minimize blade mass. The aerodynamic and structural parameters of the rotor blades such as chord length, twist angle, blade mass and blade stiffness are compared. Then, the aerodynamic and structural performance analyses are done by using the FAST software and the results are compared for the reference blade, vi upscaled blades, and optimized blades. Finally, based on the results for the optimized wind turbines, new scaling trends are formulated as a function of rotor diameter to understand the re-sizing effects on wind turbines.
Benzer Tezler
- Gemilerin manevra denklemlerinin bilgisayarla çözümü
The Solutions of equations of ship manoeuvres by the computer
EMİN KORKUT
- Aerodynamic and hydrodynamic investigations on upscaling effects and optimization of offshore wind turbines
Açık deniz rüzgar türbinlerinin yukarı ölçeklendirme etkileri ve optimizasyonu üzerine aerodinamik ve hidrodinamik araştırmalar
MUHAMMAD JUANDA PUTRA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
EnerjiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. ELİF OĞUZ
Assoc. Prof. Dr. NİLAY SEZER UZOL
- Direct numerical simulation of a turbulent boundary layer under spatially varying pressure gradients
Konumsal olarak değişen basinç gradyanlari etkisindeki bir türbülanslı sinir tabakanın dogrudan sayısal benzetimi
MEHMET ALİ YEŞİLDAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE GÜL GÜNGÖR
- Farklı arazi kullanım türlerinde bitkisel örtü ve ürün yönetimi faktörleri ile laı ve ndvı arasındaki ilişkilerin incelenmesi ve bölgesel ölçekte değerlendirilmesi
Investigation of the relationships between cover management factor, lai and ndvi in different land uses and evaluation at regional scale
MELİS ÖZGE PINAR
Doktora
Türkçe
2021
ZiraatAnkara ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNAY ERPUL
- Stores in an omnichannel world: Understanding their role and improving their performance
Çok kanallı dünyada mağazaların rollerini anlama ve performanslarını iyileştirme üzerine
AYŞE ÇETİNEL
Doktora
İngilizce
2024
İşletmeKoç Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH GÜRHAN KÖK
DOÇ. DR. ROBERT P. ROODERKERK