Numerical investigation of aerodynamic performance of vertical axis wind turbine
Dikey eksenli rüzgar türbininin aerodinamik performansının sayısal incelenmesi
- Tez No: 841591
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA İLBAŞ, PROF. DR. MUSTAFA SERDAR GENÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 61
Özet
Bu tez çalışmasında, NACA 0018 kanadına sahip H-tipi Darrieus dikey eksenli rüzgâr türbininin (DERT) kanatlarında sanal bir pürüzlülük elemanı kullanılmış ve bunun türbin performansı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Pürüzlülük elemanının optimum uzunluğu ve kanat üzerindeki konumu iki boyutlu analizlerle sunulmuştur. Kiriş uzunluğuna bağlı pürüzlülük yükseklikleri k/c: 0.003, 0.006, 0.009, 0.012 olarak ve yüzeydeki veter uzunluğuna bağlı pürüzlülük oranları %5, %10, %50 olarak incelenmiştir. Zamana bağlı tork değişimleri, ANSYS Fluent 18.2 yazılımı aracılığıyla elde edilmiştir, bu sayede güç katsayısının zamana göre değişimi, uç hız oranı dikkate alınarak değerlendirilmiştir. X hız bileşeni ve türbülans kinetik enerji dağılımlarının farklı x/c ve k/c boyutsuz parametrelerdeki sonuçları türbin aerodinamiği üzerindeki etkilerinin incelenmesi açısından karşılaştırılmıştır. Sayısal sonuçlar, en iyi güç katsayısı değerlerinin yüzeyde veter uzunluğuna bağlı pürüzlülük oranı %50 (x/c: 0-0.50) olduğunda elde edildiğini göstermiştir. En yüksek verim bu x/c: 0-0.50 değerinde elde edildiğinden pürüzlülük yüksekliği açısından bu x/c aralığı ön plana çıkarılmıştır. Pürüzlülük oranları k/c: 0.003, 0.006, 0.009 ve 0.012 incelendiğinde k/c: 0.012'de maksimum güç katsayısı elde edilmiştir. Ayrıca pürüzlülük elemanının x/c: 0 – 0.50 konumuna uygulandığı durumda, artan pürüzlülük yüksekliği ile güç katsayısı iyileşmiştir. Böylece pasif bir kontrol tekniği olan pürüzlülük elemanının DERT'lerdeki akış ayrımlarını azaltarak türbinin aerodinamik performansına katkı sağladığı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, a virtual roughness element was employed on the blades of a H-type Darrieus vertical axis wind turbine (VAWT) with NACA 0018 blades and its effect on turbine performance was investigated. The optimum length of the roughness device and its location on the blade are presented with 2D analyses. The roughness heights depending on the chord length were investigated as k/c: 0.003, 0.006, 0.009, 0.012 and chordwise roughness ratios on the surface are 5%, 10%, and 50%. Time-dependent torque changes were obtained via ANSYS Fluent 18.2 software, therefore the variation of power coefficient over time was evaluated taking into consideration tip speed ratio. The results of the x velocity component and turbulence kinetic energy distributions in different x/c and k/c dimensionless parameters were compared in terms of examining their effects on turbine aerodynamics. Numerical results showed that the best power coefficient values were achieved at the chordwise roughness ratio on the surface: 50% (x/c: 0-0.50). Since the highest efficiency was achieved at this x/c: 0-0.50 value, this x/c range was highlighted in terms of roughness height. As the roughness ratios k/c: 0.003, 0.006, 0.009, and 0.012 were analyzed, the maximum power coefficient was obtained at k/c: 0.012. In addition, in the case where the x/c: 0 – 0.50 location was applied to the roughness element, the power coefficient improved with increasing roughness height. Thus, it has been observed that the roughness element, which is a passive control technique, contributes to the aerodynamic performance of the turbine by reducing the flow separations in VAWTs.
Benzer Tezler
- Numerical investigation of the effect of the blade type and the chord length on the performance of the vertival axis wind turbines
Dikey eksenli rüzgar türbinlerinde kanat tipi ve veter uzunluğunun türbin performansına etkisinin sayısal incelenmesi
ALİ MACİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
EnerjiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALPASLAN TURGUT
- Rüzgar enerjisi dönüşüm sistemlerinin aerodinamik kapsamı ve güç belirlenmesi analizlerinde potansiyel akım yöntemleri
Aerodynamic aspects of wind energy conversion systems and potential flow methods in performance prediction analysis
ALİ ALPER AKYÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. ADİL YÜKSELEN
- Uçaklarda buzlanmanın nümerik olarak incelenmesi ve uçuş profili boyunca hava tahmin modeli uygulaması
Numerical investigation of aircraft icing and practice of weather forecast model along flight profile
ÖMER AKBAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET DURAN ŞAHİN
- Kanat profili üzerinde oluşan buzun iki boyutta matematiksel modellenmesi ve sayısal çözümü
Two dimensional mathematical modelling and numerical solution of accumulated ice on wing profiles
RAMAZAN DÖKME
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CİHAT BAYTAŞ
- Parametrik oluk yapısının eksenel gaz türbinlerindeki aerodinamik performansa etkisinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile incelenmesi
Investigation of the effect of the parametric casing grooves on aerodynamic performance in axial gas turbines by using computational fluid dynamics
ANIL BERK ATALAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU