Rüzgar türbini kanadında flap ve yer etkisinin aerodinamik performansa etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of flap  and ground on the aerodynamic perfomance of wind turbine blade
Yazar: KHALIDA SEKHOUNE
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA SERDAR GENÇ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ İLYAS KARASU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Zamanla değişen aerodinamik = Unsteady aerodynamics

Özet:
Elektrik üretimi için en temiz ve verimli yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi olan rüzgar enerjisini dönüştüren rüzgar türbinleri, türbin kanatlarının dönüşü ile rüzgarın kinetik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürürler. Bu tez çalışmasında, düşük Re sayılarında rüzgar türbin profili olan NACA 4412 kanat profilinin arka kısmına yerleştirilen flap ve kanadın zemine yakınlığını temsil eden yer etkisinin türbin aerodinamik performansına etkisi incelenmiştir. Sayısal çalışmalar ANSYS/Fluent yazılımı ile iki farklı (LES, k kL w) türbülans modelinde çözümler ile birlikte duman teli ile akış görselleştirme, aerodinamik kuvvet ölçümü ve sabit sıcaklık anemometresi ile hız ölçümü deneyleri yapılmıştır. NACA 4412 kanat profilinin basınç yüzeyinin düz olması yer etkisinden daha iyi faydalanılmasını sağlamıştır. Flaplı ve flapsız kanatların taşıma ve sürükleme kuvveti katsayılarının farklı açılarda yerden yüksekliğin (h/c)  artışı ile düştüğü elde edilmiştir. Kanat üzerinde en iyi performans yere en yakın konum olan h/c=0.1'de elde edilmiş olup yer etkisinden daha iyi fayda sağlanabilmesi için flap eklenmesi gerekmektedir. Ayrıca deneysel ve sayısal sonuçlar benzerlik göstermiştir. Kanat üzerinde yer etkisi oluşturmak için tasarlanan alt plakanın rüzgar türbinlerinde uygunabileceği görülmüş ve bu konuda patent başvurusu yapılmıştır.

Abstract:
One of the cleanest and efficient renewable energy is wind energy, consisting of converting wind kinetic energy to electrical energy by wind turbine blades rotation. In this study the aerodynamic performance of flapped blade with NACA4412 airfoil is investigated at low Re number experimentally and numerically in extreme ground effect. Experimental method consists of flow visualization with smoke-wire, aerodynamic forces measurement and velocity measurements by Constant Temperature Anemometry when numerical study was completed using ANSYS/Fluent flow simulation software using two different turbulence models (LES and k-kL-ω).  NACA4412 with its flat pressure surface is favorable in use with ground effect. It has been found that lift coefficients of both wing with and without trailing-edge flap at different angles of attack decreased by the increase of clearance h/c. The best wing performance was obtained at h/c=0.1 which is the minimum clearance and smallest distance beween the wing trailing- edge and the static ground. It has been found that mounting flap on wing helps to benefit well from ground effect. Pressure on the lower wing surface of a flapped wing in extreme ground increased sufficiently to maximise the lift force acting on the wing. Experimental results were found close to numerical results, large wing angles of attack are not so appropriate in use with ground effect oppositely to small onces, the same case is for the flap angles. The suggested disigns of wind turbine blades in the end of this thesis could be suitable in the design of verticle and horizontal wind turbines since the used plate is placed at clearance close to 0.1 chord lengh.