Değişken kanat açılı düşey eksenli rüzgar türbini tasarımı
Design of vertical axis wind turbine with variable pitch angle
Yazar: RIDVAN ALMAZ
Danışman: DOÇ. DR. ALPASLAN TURGUT
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Düşey eksenli rüzgar türbinlerinin performans eğrilerini elde etmek amacıyla, 'Çok Katmanlı İki Bölgeye Ayrılmış Akıştüpü Modeli (Double Multiple Streamtube / DMST)' yöntemini kullanarak, seri ve paralel bağlı 1-boyutlu sistemler, MATLAB yazılımında modellenmiştir. Literatürde deneysel olarak çalışılmış simetrik kanat profilleri belirlenmiş ve geliştirilen modele bu karakteristiklerin entegre edilebildiği bir veritabanı oluşturulmuştur. Modelin veritabanında bu kanat profillerinin, Reynolds sayısının belirli değerlerinde deneysel olarak elde edilmiş kaldırma ve sürüklenme katsayıları mevcuttur. Literatürde çokça deney verisi bulunan ve veritabanındaki kanat profillerini kullanan türbinler ile test ve kalibrasyon çalışması yapılmıştır. Doğrulama gerçekleştikten sonra pasif akış kontrolünün etkisini incelemek için sabit yunuslama açısının performansa olan etkisi incelenmiştir. Akabinde dinamik kontrolün etkisini görmek ve tezin asıl hedefini gerçekleştirmek adına yunuslama açısının dinamik kontrolü sağlanmış ve sonuçların performansa olan etkisi incelenmiştir. Temel kanat profilleri ile elde edilen sonuçların ardından yüksek başarımlı kanatlardan deneysel veilere sahip olanlar belirlenmiş ve karakteristikleri veritabanına entegre edilmiştir. Test ve kalibrasyonları yapılan deneysel veriye sahip türbinlerin dinamik kontrolü gerçekleştirilmiş ve genel kabul görebilecek çıkarımların olup olmadığı değerlendirilmiştir. 
Geliştirilen modele bir arayüz tasarlanmıştır. Kullanıcılar istenen türbin parametrelerini girdikten sonra türbinin üreteceği tork ve güç hakkında hızlı bir şekilde fikr sahibi olabileceklerdir. Saatlerce süren HAD analizleri öncesinde bu modeli kullanmak türbin parametrelerinin seçiminde kolaylık sağlayacaktır. Ayrıca deneysel veri seti oluşturulan kanat profili karakteristiklerinin veritabanına kolay bir şekilde entegre edilebilmesi sağlanmıştır.

Abstract:
In order to obtain the performance curves of vertical axis wind turbines, serial and parallel connected 1-dimensional systems are modeled in MATLAB software using DMST method. Experimentally studied symmetrical airfoil profiles in the literature were determined and a database was created in which these characteristics could be integrated into the model being developed. In the database of the model, these airfoil profiles have experimentally obtained lift and drag coefficients at certain values of Reynolds number. Test and calibration processes have been performed with turbnies which have many experimental data in the literature and using airfoil profiles in the database. After verification, the effect of fixed pitching on the turbine's performance was studied to examine the effect of passive flow control. Subsequently, in order to see the effect of dynamic control and to carry out the main objective of this thesis, dynamic control of the pitching angles was provided and the effect of the results on performance was investigated. Following the results obtained with the basic airfoil profiles, the ones having the experimental and high performance airfoil profiles were determined and their characteristics were integrated into the database. The dynamic control of the turbines which have experimental data was carried out after testing and calibration  processes and it was evaluated whether there are generally acceptable inferences. 
An interface is designed for the model. Users will be able to quickly gain insight torque and power generated by the turbine after entering the desired parameters. Turbines parameters selection processes were become easier before the CFD analysis lasted for many hours with the help of this model. In addition, it is provided to integrate the airfoil profile characteristics created in the experimental data set into the database easily.