Küçük ölçekli rüzgar ve hidrokinetik enerjisi türbinleri için türbin-kanal tasarım optimizasyonu ve sistemin performans testleri
Turbine-concentrator design optimization performance tests for small scale wind and hydrokinetic energy turbines
- Tez No: 633749
- Danışmanlar: PROF. DR. TAHİR YAVUZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Başkent Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
Günümüzde yenilenebilir enerji çeşitlerinden olan rüzgar ve hidrokinetik enerjisine verilen önem her geçen gün artmaktadır. Bu kapsamda türbin performansını artırmaya yönelik birçok çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada rüzgar ve hidrokinetik türbinleri için türbin performansını arttırmak ve düşük hızlarda esen rüzgarla enerji üretimi yapmak üzere türbin-kanal kombinasyonu ele alınarak küçük kapasiteli türbinlerde türbin girişinde serbest akış hızını en yüksek düzeye çıkaracak sistemin optimizasyonu yapılmıştır. Optimizasyon çalışmalarında 2D Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği analizleriyle, Yanıt Yüzey Metodu (Response Surface Method) birlikte kullanılmış, kanal yapıyı tanımlayan geometrik parametrelerin optimum değerleri elde edilmiştir. İstenilen bir türbin çapı için bu parametrelerin kullanılmasıyla optimum bir kanal tasarımının oluşturulmasına imkan sağlanmıştır. 2D analizlerde, kanal yapı içerisindeki türbin, disk yaklaşımıyla modellenmiştir. Optimum kanal geometrisinde, türbini temsil eden disk üzerindeki hız değeri serbest akış hızına göre ortalama olarak 1.2 kat yükselmiştir. Optimum geometrik boyutlar kullanılarak sistemin 3D HAD analizleri yapılmıştır. Rotor çapı 0.9 m ve Reynolds sayısının 115000 değerinde, yalın türbin veriminin 0.43'den, flaplı kanal yapı ile 1.11'e kadar yükseldiği görülmüştür. Ayrıca flaplı kanal kullanılarak türbinin enerji üretimine başladığı minimum rüzgar hızı % 19 oranında azaldığı kanıtlanmıştır. Böylece kanallı yapı kullanılarak türbinin ürettiği güç değeri 2.58 kat arttırılmış ve rüzgar türbininden enerji üretebileceği minimum rüzgar hızı azaldığından flaplı kanal kullanılarak rüzgar hızının yetersiz olduğu bölgelerde rüzgardan enerji üretilme imkanının sağlanabileceği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
The importance of wind and hydrokinetic energies which are kinds of renewable energy is increasing day by day. In this context, many studies are carried out to improve turbine performance. In this study, a system optimization is made in order to maximize the free stream velocity at the small capacity turbine entry zone by considering turbine-concentrator combination. It is aimed to increase the turbine performance and to generate energy in lower speeds for wind and hydrokinetic turbines. In the optimization studies, the geometric parameters of the concentrator which define the system are obtained by using 2D CFD analysis and RSM being used together. In 2D analysis, turbine inside the concentrator is modelled with disc approach. Free stream velocity at the disc zone is increased approximately by 1.2 times. 3D CFD analysis are carried out with the usage of optimum geometric parameters. Bare turbine efficiency with the concentrator is increased to 1.11 from 0.43 in the condition when rotor diameter is 0.9 m and Reynolds number is 115000 value. On the other hand, with the usage of concentrator with flap, it is proved that the minimum operation velocity of the turbine is decreased by % 19. Thus, it is proved that the power value is 2.58 times increased by the usage of concentrator and due to the decrease of minimum operation velocity of the turbine, energy is seen to be generated in the zones where there is insufficient wind speed.
Benzer Tezler
- Flow field around vertical axis cross-flow hydrokinetic turbines
Hıdrokınetık türbınlerın etrafındakı akım alanının ıncelenmesı
AZAD DAZAEA
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
İnşaat MühendisliğiGaziantep Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. MEHMET İSHAK YÜCE
- Küçük ölçekli rüzgâr ve nehir santralleri için 4 KW gücünde kalıcı mıknatıslı senkron generatör tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and realization of 4 KW permanent magnet synchronous generator for small scale wind and river power plants
YÜCEL ÇETİNCEVİZ
Doktora
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN DEMİREL
DR. DURMUŞ UYGUN
- Hybrid energy capacity of Turkey for small and micro scale energy production
Küçük ve mikro ölçekli enerji üretimi için Türkiye hibrit enerji kapasitesi
MUSTAFA YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FERHAT BİNGÖL
PROF. DR. GÜLDEN GÖKÇEN AKKURT
- Küçük ölçekli hibrit (rüzgar-güneş) enerji santrali denetimi
Small scale hybrid (wind-solar) power plant control
KÖKSAL BAYRAKTAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBülent Ecevit ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. RIFAT HACIOĞLU
- Küçük ölçekli rüzgar türbinlerinin yerleşim alanlarında kullanımının analizi
Utilization analysis of small scale wind turbines at residential areas
UMUT ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER GÜLER