Sarkaç tipi dalga enerji sistemi hidrodinamik performansının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi
Examining the hydrodynamic performance of a pendulum type wave energy system numerically and empirically
Yazar: FATİH ALVER
Danışman: DOÇ. DR. BETÜL SARAÇ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Deniz Bilimleri = Marine Science ; Denizcilik = Marine ; Enerji = Energy
Dizin: Alternatif enerji = Alternative energy ; Dalga enerjisi = Wave energy ; Sürdürülebilir enerji = Sustainable energy ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Bu tez çalışmasında, deniz dalgalarından enerji elde etmek için özgün bir Sarkaç Tipi Dalga Enerji Sistemi (STDES) tasarlanmış ve hidrodinamik performansı nümerik olarak, prototip performansı deneysel olarak test edilmiştir. Dalga Enerji Sistemleri, deniz dalgalarının enerjisini yakalamak için kullanılan cihazlardır. Ordu ili dalga verileri baz alınarak 6 farklı platform geometrisi incelenmiş ve Hesaplamalı Akışkan Dinamiği analizi ile platformların performansları değerlendirilmiştir. Ardından, sarkaç ve dişli sistemleri ile alternatör analizleri yapılmıştır. Ansys yazılımı kullanılarak elde edilen sonuçlarla bir prototip üretilmiş ve 12 farklı dalga parametresi altında laboratuvar koşullarında test edilmiştir. Yapılan analizler ve deneyler, sistemin %22 analiz verimine sahip olduğunu ancak deneylerde %17 verim elde edildiğini göstermiştir. Ancak, literatürdeki benzer çalışmalarla karşılaştırıldığında elde edilen verim %15-25 aralığındaki bulgularla uyumlu olduğu görülmüştür. Gelecekte, daha gerçekçi deniz koşulları için düzensiz dalga spektrumlarının kullanılacağı ve gerçek deniz testlerinin yapılacağı araştırmalar önerilmektedir. Sonuçlar, farklı çalışma bölgelerinde çok sayıda STDES ile enerji hasatı tarlalarının kurulabileceğini ve böylece bölgenin enerji ihtiyacına katkı sağlanabileceğini göstermektedir.

Abstract:
In this study, a novel Pendulum Type Wave Energy System (PWES) is designed, and its hydrodynamic performance is tested numerically, and prototype performance is tested experimentally. The research evaluates the potential for harvesting wave energy by considering the dynamic interactions among various mechanisms involved. Based on wave data from Ordu province, 6 different platform geometries were examined and evaluated using Computational Fluid Dynamics analysis to assess their performance. Subsequently, analyses were conducted on pendulum and gear systems along with alternator assessments. A prototype was produced based on results obtained using Ansys software, and it was tested under 12 different wave parameters within laboratory conditions. Analyses and experiments revealed an analytical efficiency of 22%, while experimental efficiency reached 17%. However, when compared to similar studies in the literature, the achieved efficiency of 17% aligns within the range of 15-25% reported in other oscillating WES studies. Future research is suggested to use irregular wave spectra for more realistic sea conditions and to conduct tests in actual marine environments. Moreover, the results suggest the establishment of energy harvesting fields using numerous PTWES in various operating zones to contribute to the region's energy needs.