Çoklu kanat profilli yatay eksenli rüzgâr türbininin aerodinamik performans analizleri
Aerodynamic performance analysis of multi-wing profile horizontal axis wind turbine
Yazar: BERAT KIZILTAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH ÖZEN ÜNVERDİ ; DOÇ. DR. ZEKERİYA PARLAK
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Kanat profili = Airfoil ; Rüzgar türbinleri = Wind turbines ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Fosil yakıtların bir gün tükenecek olması ve enerji krizinin giderek büyüyor olması, Dünya da yenilebilir enerji kaynaklarına eğilim gün geçtikte artmaktadır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan yenilenebilir enerjiye dayalı teknolojilerden birisi de rüzgâr türbinleridir. Yeryüzünün birçok yerinde var olan Rüzgârların kinetik enerjisi yatay ve düşey eksenli rüzgâr türbinleri ve elektrik jeneratörleri vasıtasıyla elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Bu çalışma da literatürde sıklıkla yer alan yatay eksenli tek profilli rüzgâr türbinleri tasarımı yerine farklı kanat profillerini kanadın farklı bölgelerinde kullanarak çok kanat profilli yatay eksenli rüzgâr türbini tasarımının aerodinamik performans üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu amaçla 3 farklı kanat profili (Airfoil) seçilerek kanat üzerinde farklı bölgelere uygulanmış ve aralarındaki sürekliliğin sağlanması için geçiş bölgeleri eklenmiştir. Tasarımın tamamlanması sonucunda simülasyon araçları ve Hesaplamalı Akışkanlar Mekaniği (HAD) yöntemleri kullanılarak, gerekli analiz geometrisi ve akış alanı oluşturulmuş, ağ yapısı ve enflasyon değerleri hesaplanmış buna uygun olarak girdiler tanımlanarak analiz yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda Cp değerleri, güç ve tork değerleri gibi sayısal datalar karşılaştırılmış basınç ve hız gradyanları görselleştirilmiş ve yorumlanmıştır.

Abstract:
Fossil Fuels will run out one day, and that the energy crisis is getting bigger, increases the tendency towards renewable energy sources in the world day by day. One of the Technologies based on renewable energy widely used today is wind turbine. The kinetic energy of winds that exist in many parts of the earth is horizontal and vertical axis and wind turbines converted into electrical energy by means of vertical axis wind turbines and electric generators. In this study, it is aimed to examine the effect multi-blade horizontal axis wind turbine design on aerodynamic performance by using different blade profiles in different parts of the blade instead of the horizontal axis single profile wind turbines design that is frequently mentioned in the literature. For this purpose, 3 different wing profiles (Airfoils) were selected and applied to different areas on the wing and transition zones have been added to ensure continuity between them. As a result of the completion of the design, simulation tools and Computational Fluid Dynamics (CFD) methods were used, necessary analysis geometry and flow area were created, the network structure and inflation values were calculated, and the inputs were defined and analysis accordingly. As a result of the analyzes, numerical data such as C_p values, power and torque values were compared, pressure and velocity gradients are visualized and interpreted.