Dikey eksenli rüzgâr türbini tasarımı ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizi ile deneysel olarak performans değerlendirmesi
Vertical axis wind turbine design and experimental performance evaluation with computational fluid dynamics analysis
Yazar: AHMET FAİK YÜCE
Danışman: DOÇ. DR. YASİN KARAGÖZ
İstanbul Medeniyet Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre ve Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Gün geçtikçe artan dünya nüfusuyla birlikte ortaya çıkan enerji problemi,
beraberinde mevcut kaynakların sınırlı oluşu ve birtakım çevresel kısıtlar sebebiyle
yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilginin artmasına sebep olmuştur. Bu sebeple
günümüzde ortaya çıkan enerji ihtiyacını yenilenebilir enerji kaynaklarından elde
etmenin önemi artmıştır. Sonuç olarak, fosil yakıtların tükenmesi ve kullanımından
kaynaklı oluşan birtakım zararlar göz önünde bulundurulduğunda günümüzde
alternatif enerji kaynaklarına olan ihtiyacın arttığı ve bu sebeple yenilenebilir enerji
kaynakları üzerine yapılan çalışmalar artmıştır. Bu çalışmalar içinde yenilenebilir
enerji kaynağı olan rüzgâr enerjisi büyük önem arz etmektedir. Bu bağlamda dikey
eksenli bir rüzgâr türbininin enerji üretim performansı, bu tez çalışması
kapsamında hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımıyla analiz edilmiştir. Test
edilebilecek şekilde türbin sistemi tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Bu çalışmada
ayrıca bilgisayar destekli mühendislik yazılımlarının önemine değinilmiş, türbinin
3 boyutlu modeli oluşturulup 8, 10 ve 12 m/s rüzgâr hızlarında hesaplamalı
akışkanlar dinamiği analizi yapılmıştır ve ayrıca tasarımı yapılan türbin üretimi
yapılmış deney sistemi kurulmuştur. Buna ek olarak bu çalışma , enerji ihtiyacının
son derece arttığı bu zamanlarda düşük güç gerektiren basit olarak bir çok yerde
kolay uygulanabilir basit konstrüksiyona sahip olması diğer türbin çeşitlerine göre
düşük maliyetli olması ve her yönden rüzgar alabilmesi ayrıca düşük başlangıç
rüzgar hızlarında çalışabilmesi sayesinde yüksek rüzgar hızı gerektiren bölgelere
ihtiyaç duymadan birçok çeşitli alanda enerji ihtiyacını karşılayabilmek için iyi bir
alternatif olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The energy problem that arises with the increasing world population has led to an
increase in interest in renewable energy sources due to the limited available
resources and some environmental constraints. For this reason, the importance of
obtaining today's energy needs from renewable energy sources has increased. As a
result, considering some of the damages caused by the depletion and use of fossil
fuels, the need for alternative energy sources has increased today, and therefore,
studies on renewable energy sources have increased. Among these studies, wind
energy, which is a renewable energy source, is of great importance. In this context,
the energy production performance of a vertical-axis wind turbine was analyzed
with computational fluid dynamics software within the scope of this thesis study.
The türbine system was designed and manufactured so that it could be tested. In
this study, the importance of computer-aided engineering software was also
mentioned, a 3D model of the turbine was created, computational fluid dynamics
analysis was performed at 8, 10, 12 m/s inlet air velocity. In addition, the designed
turbine was manufactured and an experimental setup was established. In addition,
this study is a turbine that requires low power, has a simple construction that can
be easily applied in many places, is low-cost compared to other types of turbines,
can receive wind from all directions, and can operate at low initial wind speeds,
thus requiring high wind speeds. It has been concluded that it is a good alternative
to meet the energy needs in many various areas without the need for regions.