Savonius türbinlerinin performans yönünden incelenmesi
Investigation of Savonius turbines in terms of performance
Yazar: GÜRSEL SEHA GÜLTEKİN
Danışman: DOÇ. DR. BURÇİN DEDA ALTAN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Dikey eksenli rüzgar türbini = Vertical axis wind turbine ; Enerji = Energy ; Performans = Performance ; Rüzgar = Wind

Özet:
Bu tez çalışmasında, özellikle son yıllarda literatür çalışmalarına konu olan dikey eksenli rüzgar türbinlerinden Savonius rüzgar türbinleri performans yönünden incelenmiştir. Yatay eksenli rüzgar türbinlerine göre birçok avantajı olan bu türbinler, daha çok kırsal ve kentsel alanlarda kişisel enerji ihtiyaçlarının karşılanmasında kullanılmaktadır. Dikey eksenli Savonius rüzgar türbininin türbin kanatları çalışma esnasında hem negatif hem de pozitif tork ürettikleri için yatay eksenli türbinlere göre daha düşük verime sahiptir. Savonius rüzgar türbinlerinde dezavantaj olarak görülen bu düşük verimliliklerini iyileştirmek için birçok yenilikçi tasarımlar geliştirilmiş ve dolayısıyla bu türbinlerin performansları arttırılmıştır. Bu yenilikçi tasarımları, türbin üzerindeki yapısal tasarım değişiklikleri şeklinde ve klasik Savonius rüzgar türbininin şeklinde hiçbir değişiklik yapılmadan, türbin dışına yapılmış olan dış tasarım düzenekleri şeklinde olmak üzere iki ana tasarım grubunda toplamak mümkündür. Literatürde Savonius rüzgar türbininin yapısal tasarım değişiklikleri ile elde edilen performans çalışmalarının oldukça kapsamlı bir şekilde yapılmış olmasından dolayı bu tez çalışmasında özellikle son yıllarda Savonius rüzgar türbininin üzerinde hiçbir değişiklik yapılmadan ilave dış tasarım düzenekleriyle elde edilen performans çalışmaları ele alınmıştır. Bu tez çalışması ile çeşitli dış tasarımlar kapsamlı bir şekilde gözden geçirilerek güncel dış tasarım teknikleri hakkında bilgiler sağlanmıştır. Dış tasarım teknikleri ile de türbin performanslarının dolayısıyla güç katsayılarının oldukça iyi bir şekilde arttığı tespit edilmiştir. Savonius rüzgar türbinlerinin yapısal tasarım değişiklikleri ile güç katsayısı değerlerinin 0,054 ile 0,400 arasında olduğu tespit edilmiştir. İlave dış tasarım düzenekleri ile de bu güç katsayısı değerlerinin 0,520 seviyelerine kadar çeşitli seviyelerde arttırıldığı tespit edilmiştir. Rüzgar hızını artırmak ve Savonius rüzgar türbininde oluşan negatif torku azaltmak için kullanılan bu dış tasarımlar ayrıntılı olarak tartışılmıştır. Böylelikle bu tez çalışması ile son yıllarda oldukça ilgi gösterilen Savonius rüzgar türbinleri için sistematik bir referans sunulmuştur.

Abstract:
In this thesis study, Savonius wind turbines, one of the vertical axis wind turbines that have been the subject of literature studies in recent years, have been examined in terms of performance. These turbines, which have many advantages over horizontal axis wind turbines, are mainly used to meet personal energy needs in rural and urban areas. The turbine blades of the vertical axis Savonius wind turbine have a lower efficiency compared to horizontal axis turbines because they produce both negative and positive torque during operation. In order to improve these low efficiencies, which are seen as a disadvantage in Savonius wind turbines, many innovative designs have been developed and therefore the performance of these turbines has been increased. It is possible to collect these innovative designs in two main design groups: in the form of structural design changes on the turbine and in the form of external design assemblies made outside the turbine, without making any changes to the shape of the classic Savonius wind turbine. Due to the fact that the performance studies of the Savonius wind turbine with structural design changes have been made quite extensively in the literature, in this thesis, the performance studies obtained with the additional external design devices of the Savonius wind turbine, especially in recent years, have been discussed. With this thesis, various exterior designs have been reviewed in a comprehensive way and information about current exterior design techniques has been provided. It has been determined that the turbine performances and thus the power coefficients have increased quite well with the external design techniques. It has been determined that the power coefficient values of Savonius wind turbines are between 0,054 and 0,400 with structural design changes. It has been determined that these power coefficient values have been increased at various levels up to 0,520 levels with additional external design devices. These external designs, which are used to increase the wind speed and reduce the negative torque generated in the Savonius wind turbine, have been discussed in detail. Thus, with this thesis study, a systematic reference for Savonius wind turbines, which have been of great interest in recent years, is presented.