New conceptual design of horizontal axis wind turbine blade produced by rotomolding
Rotomolding tarafından üretilen yatay eksen rüzgar türbini kanatlarının yeni kavramsal tasarımı
- Tez No: 683513
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAYRİ ACAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Uçak Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Enerji, Aeronautical Engineering, Polymer Science and Technology, Energy
- Anahtar Kelimeler: Dikey eksenli rüzgar türbini, Güç türbini, Rüzgar enerjisi, Rüzgar türbinleri, Sürdürülebilir enerji, Yenilenebilir enerji, Yenilenebilir enerji kaynakları, Vertical axis wind turbine, Power turbine, Wind energy, Wind turbines, Sustainable energy, Renewable energy, Renewable energy resources
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, küçük bir yatay eksenli rüzgar türbininin bir kanadı için yapısal ve aerodinamik analiz çalışması yapılmıştır. Kanat 4 metre uzunluğundadır ve 7 m / s rüzgar hızında 6.5 kw nominal güç üretecektir. Bıçağın, geleneksel WT bıçak kompozitleri termoset bazlı malzemeye alternatif olarak geri dönüştürülebilir bir termoplastik malzemeden üretilmesi amaçlanmıştır çünkü geleneksel olarak kullanılan fiber epoksi kompozit, bıçak maliyetini ve bıçak kullanım ömrü sona erdiğinde çevre sorunu oluşturur. Bıçak, özellikle önerilen bıçak boyutu için termoplastik ürünlerin üretimi için kolay ve maliyetli olmayan bir yöntem olduğundan rotasyonel kalıplama yöntemiyle üretilmek üzere tasarlanmıştır; termoplastik incelenen malzeme, rotasyonel kalıplamada ticari olarak kullanılan yaygın bir malzeme olduğu için HDPE'dir. Hem üretim yöntemi hem de malzeme genellikle rüzgar türbini kanadı üretimi için kullanılmaz, bu nedenle üretilebilir bir maliyet etkin kanat elde etmek için birçok zorluğun üstesinden gelinmesi gerekir. Ana zorluk, HDPE'nin mekanik özellikleriydi. Fiber epoksi kompozitlerle karşılaştırıldığında, düşük Young'ın HDPE modülü, sınırlı bir maksimum uç sapması için bıçak gereksinimi sertliğini karşılamayacaktır. Malzeme sertliği eksikliğinin üstesinden gelmek için, bıçak tasarımında atalet momentini arttırmak ve böylece bıçak sertliğini oluşturmak ve gerekli uç sapmasını karşılamak için iki düzlemli bir konfigürasyon düşünülmüştür. Kanat yapısal analiz kısmı, kanat iki düzlemi arasındaki gerekli boşluğu analitik olarak bulmak için yapılmıştır. İstenilen uç sapmasına göre uygun düzlem aralığını çözmek için Myklestad'ın yöntemine dayalı bir Matlab kodu oluşturuldu. Aerodinamik analiz kısmı, üretilen torku, gücü ve beklenen kanat rotor verimini bulmak için uç sapmasını doğrulamak ve kanat üzerindeki maksimum gerilimleri bulmak için yapıldı. Sonuçlar, önerilen bıçak tasarımı için üretilen tork ve gücün neredeyse beklendiği gibi olduğunu ve bıçak maksimum sapmasının, kabul edilebilir bir aralık olan bıçak uzunluğunun% 3 ~% 10'i dahilinde olduğunu göstermektedir. Çalışmanın sonucu, iki düzlemli tasarlanmış bir kanatta HDPE malzeme ile rotasyonel kalıplama tekniğinin kullanılmasının yüksek potansiyele sahip olduğu, ancak kanadın yorulma analizi ve dinamik analizi gibi tüm tasarım durumlarını kapsayacak daha fazla çalışma yapılması gerektiğidir.
Özet (Çeviri)
In this study structural and aerodynamic analysis study was done for a blade of a small horizontal axis wind turbine. The blade was 4 meters long and shall produce rated power of 6.5 kw at a wind speed of 7m/s. The blade was meant to be produced from a recyclable thermoplastic material as an alternative to traditional WT blade composites thermoset-based material. The traditionally used fiber epoxy composite has many drawbacks on top of them its non-recyclability the thing which increasing blade cost and makes an environmental problem at blade end-of-life disposal. The studied blade was designed to be produced by the rotational molding method as it's an easy and not costly method for thermoplastic articles production especially for the proposed blade size, the thermoplastic studied material was HDPE as it's a common commercially used material in rotational molding. Both the production method and the material are not usually used for wind turbine blade production thus many challenges needed to be overcome for achieving a producible cost effective blade. The main challenge was the mechanical properties of the HDPE. Compared to fiber epoxy composites, the low Young's modulus of HDPE will not meet the blade requirement stiffness for a limited maximum tip deflection. To overcome the material stiffness shortage, a bi-plane configuration was considered in the blade design to increase its moment of inertia and thus make up the blade stiffness and meet the required tip deflection. The blade structural analysis part was done to find analytically the required intermedial spacing distance between the blade's two planes. A Matlab code was built based on Myklestad's method to solve for the proper plane spacing according to the desired tip deflection. The aerodynamic analysis part was done to verify the tip deflection and find the maximum stresses on the blade, also to find the generated torque, power, and the expected blade rotor efficiency. The results show that for the proposed blade design the generated torque and power were almost as expected, and the blade maximum deflection was less than the acceptable range of 3% ~10% of the blade length. The study conclusion is that using a rotational molding method with HDPE material in a bi-planed designed blade is highly potential applicable, however, more studies shall be conducted to cover all design cases like fatigue analysis and dynamic analysis of the blade.
Benzer Tezler
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Sanayi politikaları ve planlı dönemde imalat sanayine etkileri
Başlık çevirisi yok
AHMET CAFOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
EkonomiGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YALÇIN EROL
- Gebelik ve doğum olgularında prolaktin düzeylerinin değerlendirilmesi
The Evaluation of prolactin values during pregnancy labour and in deliveries
TÜLİN AKAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Kadın Hastalıkları ve DoğumGazi ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. MÜLAZIM YILDIRIM
- Yenileme yatırımları
Başlık çevirisi yok
OSMAN NURİ FİLİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
İşletmeGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN OKKA