Rüzgar hızlarındaki anlık değişimlerin kanat aerodinamik performansına etkisinin incelenmesi
Investigation of effects of instanteous changes in wind speeds on aerodynamic performance of the blade
Yazar: BURAK KARAKAYA
Danışman: PROF. DR. GAMZE GENÇ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Rüzgar türbinlerinin elektrik enerjisi üretimindeki payının gün geçtikçe artmasından dolayı rüzgar türbinlerinin performanslarını araştırmaya yönelik gelişmeler dikkat çekmektedir. Rüzgar türbinlerinin performansındaki en önemli etken ise aerodinamik yapılarıdır. Aerodinamik performans rüzgar türbini kanatlarındaki kaldırıma kuvvetini arttırıp sürükleme kuvvetini azaltarak iyileştirilir. Kaldırma ve sürükleme kuvvetini birçok parametre etkilemektedir ve etkileyen parametrelerden birisi akış hızıdır. Genellikle yapılan deneysel ve sayısal çalışmalarda akış hızı sabit olarak alınmaktadır fakat gerçekte durum böyle değildir. Bu bağlamda, bu tez çalışmasında rüzgar hızlarındaki anlık değişimlerin farklı kanat profilleri için (NACA0012, NACA2412 ve NACA4412) kanat aerodinamik performansına etkisi sayısal olarak araştırılmıştır. Gerçek rüzgar hızı değerleri için Kayseri ili Pınarbaşı bölgesi ele alınmıştır. Zamana bağlı sayısal çözümler ANSYS programının FLUENT modülü ile iki farklı akış modeli (k-kl-w geçiş ve k-w SST türbülans) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde kambur kanat profiline sahip kanatların simetrik kanat profiline sahip kanatlara göre daha yüksek açılarda hareket ettiği gözlemlenmiştir. Rüzgar hızlarındaki anlık değişimler her üç kanat profilinde de kaldırma kuvveti, sürükleme kuvveti ve açı değişimini önemli ölçüde değiştirmektedir. Ayrıca, geçiş modellerinin türbülans modellerine göre kanat etrafında oluşan girdap hareketlerini daha iyi görselleştirdiği belirlenmiştir.

Abstract:
Developments in researching of wind turbines' performances are remarkable since the contribution of wind turbines in electricity production increases day by day. The most important factor in wind turbines' performances is their aerodynamic structure. The aerodynamic performance can be enhanced by increasing lift forces and decreasing drag forces. There are many parameters affecting the drag and drag force, and one of these parameters is the flow velocity. Although the velocity is assumed to be constant in most experimental and numerical studies, this is not so in real. In this context, the effect of instantaneous changes in wind speed on the aerodynamic performance of the wing is numerically investigated by considering three different wing profiles (NACA0012, NACA2412 and NACA4412) in this thesis. Real wind speed values were taken from Pınarbaşı region of Kayseri Province. Time-dependent numerical solutions were carried out by using FLUENT module of ANSYS program in the cases of two different flow models (k-kl-w transition and k-w SST turbulence). When analyzed the results, it is observed that the wings having cambered profiles can oscillated at higher angles than wings having symmetrical profiles. Instantaneous changes in wind speeds significantly change lift forces, drag forces and angle change in all three wing profiles. In addition, vorticities can be visualized better in the case of transition model.