Rüzgâr türbinlerinde kanat özelliklerinin gürültü etkileri
Noise effects of blade characteristics in wind turbines
Yazar: ABDULHAMID HAMDO ALAHDAB
Danışman: PROF. DR. ZAFER DEMİR
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı / Enerji Kaynakları ve Yönetimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Dikey eksenli rüzgar türbini = Vertical axis wind turbine ; Kaldırma kuvveti = Lift force ; Rüzgar türbinleri = Wind turbines ; Ses basıncı = Sound pressure ; Ses gürlülüğü = Loudness of sound ; Sürükleme katsayısı = Drag coefficient

Özet:
Rüzgâr enerjisi bugün dünyanın önde gelen yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. Rüzgâr türbini teknolojisinin hızlı gelişimi nedeniyle, rüzgâr enerjisi fosil enerjilere olası alternatiflerden biri haline gelmiştir. Bu nedenle, deniz üstü türbinleri gibi 12 megavattan fazla güç elde etmek için dev rüzgâr türbinleri inşa edilmektedir. Ancak bu türbinler temiz enerji üreterek insanlara fayda sağladığı gibi; dezavantajlara ve çevreye zarar verme potansiyeline de sahiptir. Bu çalışmanın amacı, rüzgâr türbinlerinde kanat özelliklerinin gürültü etkilerini incelemektir. 
Çalışmada incelenen kanadın özellikleri; aerodinamik özellikleri, burulma açısı, kanat malzemeleri, uç hız oranı, kanat şekli, kanat kalınlığı, kanat yükleri ve akıllı kanat olarak sekiz ana başlığa ayrılmıştır. Kanat özellikleri ayrı ayrı incelenip her birini gürültü ve güç üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Sonuç olarak tüm özellikleri bir araya getirilerek geliştirilmiş bir rotor (tasarımı) önerilmiştir. Kanatlar SOLIDWORKS 2019 ortamında tasarlanmıştır. Türbin etrafındaki hava akışı koşullarını simüle etmek ve bu akışın rotor kanatları ile etkileşiminin sonuçlarını elde etmek için Ansys Fluent 2019 R3 programı kullanılmıştır. Bu çalışmada, rüzgâr türbinlerinin gürültüsünün ve bu gürültünün elektrik enerjisi üretimi üzerindeki etkilerinin anlaşılmasına yardımcı olarak hem enerji verimliliğinin artırılması hem de gürültünün azaltılması amaçlanmaktadır.
Analiz sonuçları, Kore Havacılık Araştırmaları Enstitüsü'nün düşük süratli rüzgâr tünelinde yapılan NREL Phase VI rüzgâr türbininin %12 ölçekli modelinin akustik gürültü ölçümleri ile karşılaştırılmıştır. Türbin kanat özellikleri analizinin sonuçları, farklı rüzgâr hızlarında (7 m/s, 10 m/s, 13 m/s, 15 m/s, 20 m/s ve 25 m/s) gürültü ve güç ölçümleri ile karşılaştırılmıştır. 
Sonuçlar, 10 m/s hızında deneysel sonuçlarla en iyi uyumu göstermiştir. Ayrıca, bu çalışmada önerilen geliştirilmiş rotor sonuçları 10 m/s hızında ortalama olarak güçte %95 artış ve gürültüde %11,25 düşüş göstermiştir.

Abstract:
Wind energy is one of the world's leading renewable energy sources today. Due to the rapid development of wind turbine technology, wind energy has become one of the possible alternatives to fossil energies. That is why giant wind turbines are being built to generate more than 12 megawatts of power, like offshore turbines. However, these turbines not only benefit people by producing clean energy; but it also has disadvantages and the potential to harm the environment. The aim of this study is to examine the noise effects of blade characteristics in wind turbines.
The characteristics of the wing in this study can be divided into eight main headings: Aerodynamic properties, twist angle, blade materials, tip speed ratio, blade shape, blade thickness, blade loads and smart wing. By examining the blade characteristics separately and determining the effects on noise and power for each, an improved rotor is proposed by combining all the features. Blades were designed in SOLIDWORKS 2019 environment. Ansys Fluent 2019 R3 program was used to simulate the air flow conditions around the turbine and to obtain the results of its interaction with the rotor blades.
The study is aimed to help understand the noise of wind turbines and the effects of noise on electrical energy production, and thus show the way to increase energy efficiency as well as reduce noise.
The analysis results were compared with the acoustic noise measurements of the 12% scale model of the NREL Phase VI wind turbine constructed in the low-speed wind tunnel of the Korea Aviation Research Institute. The results of turbine blade characteristics analysis were compared with noise and power measurements at different wind speeds (7 m/s, 10 m/s, 13 m/s, 15 m/s, 20 m/s, 25 m/s).
The results showed the best agreement with the experimental results at a speed of 10 m/s. In addition, the improved rotor results proposed in this study showed an average of 95% increase in power and 11,25% decrease in noise at 10 m/s speed.