Uzun ömürlü ve yüksek verimli rüzgâr türbin kanatları için yapısal sağlık görüntüleme entegrasyonuna uygun kendi kendini onarabilen, akıllı, sürekli elyaf takviyeli kompozit ve sandviç yapılar geliştirilmesi
Development of self-healing, smart, continuous fiber reinforced composite and sandwich structures suitable for structural health monitoring integration for long-lasting and high-efficiency wind turbine blades
- Tez No: 861053
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT YAZICI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Otomotiv Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kendi Kendini Onaran Malzemeler, Fiber Nano Kanal, Karbon Fiber Tozu, Siyanoakrilat, Polietersülfon, Rüzgâr Türbin Kanatları, Sandviç, Kompozit, Karasal Rüzgâr Türbini, Denizüstü Rüzgâr Türbini, FBG sensör, DIC, X-Işını, Tomografi, Metroloji, Self-Healing Materials, Hollow Fiber, Carbon Fiber Powder, Cyanoacrylate, Polyether sulfone, Wind Turbine Blades, Sandwich, Composite, Onshore Wind Turbine, Offshore Wind Turbine, FBG sensor, DIC, X-Ray, Tomography, Metrology
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Zootekni Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 197
Özet
Bu çalışmada, insan damar yapısı ve iyileştirme mekanizmasından ilham alınarak rüzgâr türbin kanatlarının kullanım ömrünü artıran kendi kendini onaran yeni bir kompozit sandviç yapı geliştirilmiştir. Sandviç çekirdeğinin her bölgesi çok hafif, nano boyutlu fiber kanallara sahiptir. Sandviç yapının damarları olan bu sürekli kanallar, iyileştirici ajan olarak kullanılan siyanoakrilatın, hasarlı ve mikro çatlaklı bölgelere aktarımını sağlamıştır. Üretimi insan sağlığına uygun polietersülfon hammaddeli nano fiber kanallar, cidarları dıştan içe daralan mikron gözenekli membran yapısına sahiptir. Bu özellik, mikro çatlak bölgelere iyileştirici ajanın iletimini artırmıştır. Kompozit sandviç çekirdeği matrisinde iyileştirici ajan polimerizasyonu için geri dönüştürülmüş karbon fiber lif tozları yeni bir aktivatör olarak kullanılmıştır. Bu damarlı yapı sayesinde iyileştirici ajan hızlıca hasarlı bölgeye nüfuz edip karbon fiber lif tozları ile anlık kürlenmiştir. Bu bağlamda, akut hasar iyileşmesi sayesinde mikro çatlakların yüksek verimli, rekonstrüktif onarımı gerçekleşmiştir. Hasarlı numunelerin otonom onarım verimliliği darbe deneyleri ile değerlendirilmiştir. Çok tekrarlı darbe deneylerinin aritmetik ortalaması alınmış olup hasar yoğunluğuna göre yaklaşık otonom onarım yüzdesi minimum %6,4 maksimum %92 ve iyileşme verimliliği (η) %62-88 arasında hesaplanmıştır. Ayrıca kompozit yapı içerisine eklenen FBG (Fiber Bragg Izgara) sensör ile anlık; gerinim ve termal ölçüm yapılmıştır. Termal görüntüleme ve dijital görüntü korelasyonu (DIC) yöntemleri kullanılmıştır. Tahribatsız muayene yöntemlerinden mikro hassasiyetli lazer tarama ile metrolojik ölçümler ve tomografik görüntüler (3D X-Işını) ile iyileşme yetenekleri incelenmiş olup deniz üstü ve karasal rüzgâr türbin kanatlarında bakım ve onarım maliyetini düşürücü, çevrim yaşamını iyileştirici ve çok tekrarlı hasarları otonom onaran bir çözüm sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, inspired by human vascular structure and healing mechanism, a new self-healing composite sandwich structure has been developed to increase the lifetime of wind turbine blades. Each region of the sandwich core has very lightweight, nano-sized fiber channels. These continuous channels, which are the veins of the sandwich structure, enabled the transfer of cyanoacrylate, which is used as a healing agent, to the damaged and microcracked areas. Polyether sulfone raw material nano-fiber channels, the production of which is suitable for human health, have a micron porous membrane structure with walls narrowing from outside to inside. This features the enhanced delivery of the healing agent to the micro-cracked areas. Recycled carbon fiber powders were used as a new activator for curing agent polymerization in the composite sandwich core matrix. Thanks to this vascular structure, the healing agent rapidly penetrated into the damaged area and cured instantly with carbon fiber powders. In this context, a highly efficient, reconstructive repair of microcracks was achieved through acute damage healing. Impact tests evaluated the autonomous repair efficiency of the damaged samples. The arithmetic mean of the multi-repetitive impact tests was taken and the approximate autonomous repair percentage according to the damage intensity was calculated as minimum 6.4%, maximum 92% and recovery efficiency (η) between 62-88%. In addition, instantaneous strain and thermal measurements were performed with the FBG (Fiber Bragg Gratings) sensor added into the composite structure. Thermal imaging and digital image correlation (DIC) methods were used. Non-destructive testing methods, metrological measurements with micro precision laser scanning and tomographic images (3D X-Ray) and healing capabilities have been examined, and a solution that reduces maintenance and repair costs, improves cycle life and autonomously repairs multi-repetitive damages in offshore and onshore wind turbine blades have been presented.
Benzer Tezler
- Afet bölgelerinde kurulan yerleşim birimlerinin enerji ihtiyacının şebekeden bağımsız hibrit sistemlerle karşılanmasının tekno-ekonomik analizi
Techno-economic analysis of energy demand of settlements established in post-disaster areas with off-grid hybrid systems
ENDER YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT ÇAKAN
- Rüzgar-elektrik hibrit konseptinde geliştirilen bir tekne için yatay eksenli su türbini tasarımı
Horizontal axis turbine design for wind-electric hybrit sailing boat
MUSTAFA ALVAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
DenizcilikYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN EKİNCİ
- Design of a high-accuracy energy management system for electric vehicles and V2G approaches considering battery aging
Elektrikli araçlar için yüksek doğruluklu enerji yönetim sistemi tasarımı ve batarya yaşlanmasını dikkate alan V2G yaklaşımları
ARDA AKYILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ONUR GÜLBAHÇE
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ALPARSLAN ZEHİR
- Graphene based materials obtained from graphite and polyacrylonitrile based carbon fiber for energy storage and conversion systems
Enerji depolama ve dönüşüm sistemleri için grafit ve poliakrilonitril esaslı karbon fiberden grafen tabanlı malzemelerin üretilmesi
MEHMET GİRAY ERSÖZOĞLU
Doktora
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN
- Güneş enerjisi ile çalışan radyo kontrollü maket uçak dizaynı ve üretimi
Solar powered RC model plane design and production
AHMET CENGİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiGüneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞULE ERTEN ELA