Geri Dön

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

PDF İndir

  1. Tez No: 633749
  2. Yazar: EMRE KOÇ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TAHİR YAVUZ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Enerji, Mechanical Engineering, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Rüzgar türbinleri, Wind turbines
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Başkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

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

  1. Tez No

    337966

    Flow field around vertical axis cross-flow hydrokinetic turbines

    Hıdrokınetık türbınlerın etrafındakı akım alanının ıncelenmesı

    AZAD DAZAEA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    İnşaat MühendisliğiGaziantep Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. MEHMET İSHAK YÜCE

  2. Tez No

    484535

    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

    Türkçe

    2017

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN DEMİREL

    DR. DURMUŞ UYGUN

  3. Tez No

    492413

    Küçük ölçekli rüzgar enerji sistemleri için yeni bir statcom tasarımı ve uygulaması

    Design and implementation of a smart statcom in small scale wind energy systems

    KENAN YANMAZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ

  4. Tez No

    696147

    Küçük ölçekli rüzgar türbin kanadı tasarım ve sayısal analizi

    Design and numerical analysis of the small scale wind turbine blade

    KADİR KAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Makine MühendisliğiOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERDEM KOÇ

  5. Tez No

    997280

    Nrel S826 kanat profiline sahip küçük ölçekli rüzgar türbininin aerodinamik optimizasyonu ve performans analizi

    Aerodynamic optimization and performance analysis of a small-scale wind turbine with nrel S826 airfoil

    ARMAGAN ERCAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    EnerjiBaşkent Üniversitesi

    Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TAHİR YAVUZ

Geri Dön