Çift rotorlu zıt devinimli rüzgâr türbininin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Numerical and experimental investigation of counter-rotating twin-rotor wind turbine
- Tez No: 938169
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖMER ÖZYURT, DR. ÖĞR. ÜYESİ KADİR GELİŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 198
Özet
Giderek artan küresel enerji talebi ve yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişin hızlı bir şekilde gerçekleşmesi gerektiği günümüzde, rüzgâr türbini teknolojisinde daha yüksek verim arayışı büyük önem kazanmıştır. Bu bağlamda, son yıllarda çift rotorlu rüzgâr türbinleri, rüzgâr enerjisi üretiminde verimliliği artırmak amacıyla geliştirilmiştir. Bu çalışmada, çift rotorlu zıt devinimli bir rüzgâr türbini tasarlanmış, imal edilmiş ve kapsamlı deneylere tabi tutulmuştur. Çalışmanın temel amacı, çift rotorlu sistemlerin performansını anlamak ve bu sistemlerin tasarımında dikkate alınması gereken faktörleri belirlemektir. Aerodinamik verimlilik ve yapısal bütünlük dikkate alınarak, NREL S822 profiline sahip kanatlar tasarlanmış ve üretilmiştir. Tasarımda ön ve arka rotorların birbirine zıt yönlerde dönmesi sağlanarak, akış karakteristikleri ve enerji dönüşüm performansı optimize edilmeye çalışılmıştır. Deneyler laboratuvar koşullarında açık kanallı rüzgâr tünelinde yapılmıştır. Çalışmada, kanat açıları 0°-24° arasında değiştirilerek sistem performansına olan etkileri araştırılmıştır ve hangi açı kombinasyonlarında çift rotorlu sistemin çalıştığı belirlenmiştir. Deneylerde, rüzgâr hızı aralığı 6-10 m/s olarak belirlenmiş ve çeşitli hızlarda türbin performansı incelenmiştir. Elde edilen tork değerleri ve güç katsayıları, sayısal analizlerden elde edilen verilerle karşılaştırılmış ve deney sonuçlarının doğruluğu değerlendirilmiştir. Ayrıca, farklı açılarda ve hızlarda yapılan testlerin sonuçları istatistiksel yöntemlerle analiz edilerek, çift rotorlu sistemin sınırları ve optimum çalışma koşulları belirlenmiştir. Doğrudan tahrikli jeneratör ve NREL S822 kanat profiline sahip çift rotorlu rüzgâr türbini sisteminin 12°-3° kanat konfigürasyonunda, 10 m/s rüzgâr hızında 189.50 W güç çıktısı ve 178.44 kJ/kg ekserji yıkımı ile en verimli performansı sergilediği belirlenmiştir. Tek rotorlu sisteme göre %23 ile %66 arasında daha yüksek güç çıktısı sağlayan çift rotorlu rüzgâr türbini, enerji verimliliği ve aerodinamik denge açısından önemli kazanımlar sunmuştur. Hem deneysel hem de sayısal analizlerden elde edilen sonuçlar, çift rotorlu sistemlerin daha geniş çaplı uygulamalarda kullanımına yönelik önemli veriler sağlamıştır. Çalışma, rüzgâr türbini teknolojilerinin gelecekteki geliştirme süreçlerine katkı sunmayı ve yenilenebilir enerji dönüşümünde önemli bir adım atmayı amaçlamaktadır.
Özet (Çeviri)
With the ever-increasing global energy demand and the need for a rapid transition to renewable energy sources, the search for higher efficiency in wind turbine technology has gained great importance. In this context, in recent years, twin rotor wind turbines have been developed to increase the efficiency of wind power generation. In this study, a twin rotor counter-circulating wind turbine is designed, fabricated and subjected to extensive experiments. The main objective of the study is to understand the performance of twin rotor systems and to identify the factors that should be considered in the design of these systems. Considering aerodynamic efficiency and structural integrity, blades with NREL S822 profile were designed and manufactured. In the design, flow characteristics and energy conversion performance were tried to be optimized by ensuring that the front and rear rotors rotate in opposite directions. The experiments were carried out under laboratory conditions in an open channel wind tunnel. In the study, the blade angles were varied between 0°-24° and their effects on the system performance were investigated and it was determined at which angle combinations the twin rotor system works. In the experiments, the wind speed range was determined as 6-10 m/s and the turbine performance was analyzed at various speeds. The obtained torque values and power coefficients were compared with the data obtained from numerical analysis and the accuracy of the experimental results was evaluated The dual-rotor wind turbine system equipped with a direct-drive generator and NREL S822 blade profile demonstrated its most efficient performance in the 12°–3° blade configuration, achieving a power output of 189.50 W and an exergy destruction of 178.44 kJ/kg at a wind speed of 10 m/s. Compared to the single-rotor system, the dual-rotor configuration provided 23% to 66% higher power output, offering significant advantages in terms of energy efficiency and aerodynamic stability. The results obtained from both experimental and numerical analyses provide valuable insights for the potential large-scale applications of dual-rotor systems. This study aims to contribute to the future development of wind turbine technologies and represents an important step toward advancing renewable energy conversion.
Benzer Tezler
- Design, development and control of a twin rotor system
Çift rotorlu sistemin tasarımı, geliştirilmesi ve denetlenmesi
FIRAT DOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENVER TATLICIOĞLU
- Compensator design for twin rotor systems
Çift rotorlu sistemler için düzenleyici tasarımı
MERYEM DENİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENVER TATLICIOĞLU
- Çift rotorlu rüzgar türbini analizi
Analysis of double rotor wind turbine
AHMET HİKMET UNTUÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
EnerjiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELİM SİVRİOĞLU
- Investigation of double-bladed Darrieus turbine power performance by using unsteady CFD
Çı̇ft rotorlu Darrieus türbı̇n güç performansının zamana bağlı CFD ile ı̇ncelenmesı̇
YASSER ABBAS ALI AL-SUDANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET BAKIRCI
- Investigation of the performance of horizontal-axis dual-rotor wind turbine
Yatay eksenli çift rotorlu rüzgar türbininin performansının araştırılması
HATEM ALI QUTAISH ALHARAYZEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Aydın ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABBAS UĞURENVER