Geri Dön

Rüzgar türbini kanatları üzerinde oluşan sınır tabaka akışının aktif yöntemler ile kontrolü

Control of boundary layer flow on wind turbine blades by active methods

PDF İndir

  1. Tez No: 672404
  2. Yazar: GURBET ÇANKAYA
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSA ÖZKAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 87

Özet

Bu tez çalışmasında, sınır tabaka akışı aktif kontrol yöntemlerinden biri olan, sınır tabakadan kanat içerisine hava emilmesi prensibine dayanan emme tekniği kullanılarak, bir rüzgar türbini kanadının aerodinamik performansının arttırılması hedeflenmiştir. Emme işlemi daimi bir jet vasıtasıyla gerçekleştirilmiş, kanat modeli olarak rüzgar türbini uygulamalarında yaygın olarak kullanılan S809 kanat profili tercih edilmiştir. Tez çalışmasında iki ayrı numerik çalışma yapılmış ve birinci numerik çalışmanın parametreleri olarak üç ayrı jet konumu (Ljet=0,1c, 0,26c, 0,36c) ve üç ayrı jet hızı oranı (Rjet=0,1, 0,3, 0,5) seçilmiştir. İkinci numerik çalışmanın parametreleri olarak dört ayrı hücum açısı (α=8°, 10°, 12°, 14,24°), dokuz ayrı jet konumu (Ljet=0,1c, 0,2c, 0,3c, 0,45c, 0,5c, 0,54c, 0,55c, 0,72c, 0,945c) ve üç ayrı jet hızı oranı (Rjet=0,1, 0,2, 0,3) seçilmiştir. Her iki numerik çalışma için emme jeti genişliği sabit olup veter uzunluğunun %2,5'i kadardır ve emme jeti açısı (θjet) bölgesel jet yüzeyine 90° olacak şekilde ayarlanmıştır. İki boyutlu, sıkıştırılamaz, sürekli, türbülanslı ve viskoz akış için sayısal analiz; birinci numerik çalışma için α=15° hücum açısında ve Re=106'da, ikinci numerik çalışma için α=8°, 10°, 12°, 14,24° hücum açılarında ve Re=2x106'da, SST k-ω türbülans modeli kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Birinci numerik çalışmada ilk olarak emme jeti konumunun etkisi, ardından en iyi sonucu veren emme jeti konumu seçilerek emme jeti hızı oranının etkisi araştırılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde en iyi sonuç, emme jeti konumu 0,36c (Jet-3) ve emme jeti hızı oranı 0,5 olduğunda alınmıştır. Jet kontrolsüz duruma göre CL/CD oranı 17,92'den 273,03'e yükselmiştir. İkinci numerik çalışmada ilk olarak emme jetinin kanat aerodinamik performansına olumlu etki yaptığı görülmekle birlikte, en iyi jet konumunun ve jet hızı oranının 0,3c ve 0,3 olduğu sonucuna varılmıştır. Emme jeti konumunun kuyruk kenarına fazla yaklaşması durumunda artık, kanat aerodinamik performansına olumlu etkisi devam etmemektedir. İkinci numerik çalışmada son olarak dört ayrı hücum açısında da CL/CD'nin en yüksek değer aldığı jet konumunun 0,5c olduğu sonucuna varılmıştır. Bu konumun ötesine geçildiğinde ise, örneğin jet konumu Ljet=0,55c olduğunda, uygulanan emme jetinin şiddetinden bağımsız olarak, CL/CD oranı azalma eğilimi göstermiştir.

Özet (Çeviri)

In this study, it is aimed to increase the aerodynamic performance of a wind turbine blade by using the suction technique which is one of the active control methods of boundary layer flows based on the principle of air intake from the boundary layer into the blade. Suction is defined as a continuous jet and the S809 airfoil is preferred which is widely used in wind turbine applications as a blade model. Two different numerical studies were carried out in this study and three different jet positions (Ljet = 0,1c, 0,26c, 0,36c) and three different jet velocity ratios (Rjet = 0,1, 0,3, 0,5) were selected as the parameters of the first numerical study. Four different angles of attack (α=8°, 10°, 12°, 14,24°), nine different jet positions (Ljet=0,1c, 0,2c, 0,3c, 0,45c, 0,5c, 0,54c, 0,55c, 0,72c, 0,945c) and three different jet velocity ratios (Rjet=0,1, 0,2, 0,3) were selected as the parameters of the second numerical study. For both numerical studies, the width of the suction jet was fixed as 2,5% of the chord length and the angle of the suction jet (θjet) was 90° to the local jet surface. Numerical analyses for two-dimensional, incompressible, steady, turbulent and viscous flow were performed using SST k-ω turbulence model with an angle of attack of α =15° and Re=106 for the first numerical study and angles of attack of α =8°, 10°, 12°, 14,24° and Re=2x106 for the second numerical study. In the first numerical study, firstly, the effect of the suction jet position was investigated and then the effect of the suction jet velocity ratio was examined with an optimum position of the suction jet that showed the best result. When the simulation results of the flow around the airfoil are examined, the best result is obtained when the suction jet position is jet-3 (0,36c) and the suction jet velocity ratio is 0,5. The ratio of CL/CD is increased from 17,92 to 273,03 compared to the no-jet situation. Although it is seen that the suction jet has a positive effect on the aerodynamic performance of the wing, it has been concluded in the second numerical study that the most beneficial jet position and jet velocity ratio are 0,3c and 0,3. If the suction jet position is located close to the trailing edge, the positive effect on the aerodynamic performance of the wing no longer exists. As a result of the analysis carried out in the second numerical study, it can be concluded that the jet position where CL/CD has the highest value in all four different angles of attack was 0,5c. Beyond this position, for example, when the jet position is Ljet=0,55c, CL/CD tends to decrease, regardless of the intensity of the applied suction jet.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    909015

    Vibration analysis of rotating beam structures made of functionally graded materials in a thermal environment by generalized differential quadrature method

    Fonksiyonel derecelendirilmiş dönen kiriş yapıların ısıl ortamda genelleştirilmiş diferansiyel kareleme yöntemi ile titreşim analizi

    MUSTAFA TOLGA YAVUZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM ÖZKOL

  2. Tez No

    853230

    Yatay eksenli rüzgar türbini kanat performansı üzerine hava akış yarıklarının etkisinin incelenmesi.

    Investigation of the effect of air flow slots on horizontal axis wind turbine blade performance.

    ADILKHAN TUKEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Yenilenebilir Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CEMİL YİĞİT

  3. Tez No

    350535

    Lineer dizilmiş türbomakina kanatları arasındaki ikincil akışların sabit referans düzleminde sayısal olarak incelenmesi

    Computational analysis of secondary flows in linear turbomachinery cascade with stationary reference frame model

    SELÇUK ATAŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU

  4. Tez No

    534344

    A potential offshore wind farm arrangement off the Bozcaada shores

    Bozcaada açıklarında potansiyel açık deniz rüzgar çiftliği tasarımı

    OĞUZHAN TURHANLAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERDAR BEJİ

  5. Tez No

    826613

    Rüzgar enerji sistemlerinde enerji verimliliğinin arttırılması ve simülasyonu

    Increase and simulation of energy efficiency in wind energy systems

    RESUL ÜNAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHaliç Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SONER ÖZGÜNEL

Geri Dön