Uç profili geliştirilmiş Savonius çarkların performansının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of performance of Savonius impellers with improved end profiles
Yazar: BÜŞRA ŞENGÜL
Danışman: PROF. DR. HARUN KEMAL ÖZTÜRK
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Enerji = Energy ; Enerji analizi = Energy analysis

Özet:
Günümüzde enerji kullanımının artışı enerji talebini arttırmıştır. Fosil kaynakların giderek azalması ve enerji tüketiminin de artmasıyla yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları giderek önem kazanmaktadır. Rüzgar enerjisi, yenilenebilir enerji kaynaklarının en önemlilerinden biridir. Savonius rüzgar türbini düşey eksenli bir rüzgar türbinidir. Savonius rüzgar türbininin düşük rüzgar hızlarında çalışabilmesi, bakım ve onarımının kolay olması, kendi kendine çalışmaya başlaması, rüzgarın yönünden bağımsız çalışması en önemli avantajlarıdır. Bu avantajlar Savonius rüzgar türbininin geliştirilmesine yönelik çalışmaları arttırmıştır.
Bu çalışmada klasik Savonius rüzgar türbinin uç profilinin geliştirilerek üretilen gücün artışı amaçlanmıştır. 3 ayrı kanat profili geliştirilerek bu kanat profilleri klasik Savonius rüzgar türbini ile kıyaslanmıştır. Geliştirilen profiller NACA AIRFOIL 'den seçilmiştir. Savonius rüzgar çarkı için NACA 9412 AIRFOIL, NACA 9430 AIRFOIL ve NACA 6515 AIRFOIL seçilmiştir ve kanatlar bu uç profilleri ile geliştirilmiştir. Yapılan çözümlemelerde çarklar statik durumda olmakla birlikte, 0° den 180° e kadar her bir 30° lik dönme açısı için sayısal analizlerle güç hesaplamaları yapılmıştır. Sayısal analizler ile güç katsayıları hesabı, ANSYS programı CFD (CFX) kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
Sonuç olarak; NACA 9412 AIRFOIL geliştirilen diğer profillere göre daha iyi sonuç vermiştir. NACA 9412 AIRFOIL 0°, 60°, 90° ve 180°lik Savonius çark konumlandırmalarında klasik Savonius rüzgar türbinine göre daha fazla güç üretmiştir. Ayrıca 3, 5, 7, 11 ve 13,3 m/s 'lik rüzgar hızlarında klasik ve geliştirilen Savonius çark profili için her bir 30 derecelik açı için sayısal analiz yapılmıştır. Farklı hızlara sahip 4 farklı Savonius rüzgar türbininde elde edilen en yüksek güç değerinin 90°lik konumlandırılmada ve en düşük güç değerinin ise 0° ve 180° konumlandırılmada olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
Nowadays, the increase in energy use has increased the demand for energy. New and renewable energy sources are becoming increasingly important as the fossil resources decrease and energy consumption increases. Wind energy is one of the most important renewable energy sources. Savonius wind turbine is a vertical axis wind turbine. The most important advantages of Savonius wind turbine is that it can operate at low wind speeds, it is easy to maintain and repair, it starts to work on its own, it works independently from the direction of the wind. These advantages have increased work on the development of the Savonius wind turbine.
In this study, it is aimed to increase the power produced by developing the end profile of the classical Savonius wind turbine. By developing 3 different wing profiles, these wing profiles were compared with the classic Savonius wind turbine. The developed profiles are selected from NACA AIRFOIL. NACA 9412 AIRFOIL, NACA 9430 AIRFOIL and NACA 6515 AIRFOIL were chosen for the Savonius wind wheel and the blades were developed with these end profiles. In the analysis, while the rotors are in static state, power calculations are made by numerical analysis for each 30° degree rotation angle from 0° to 180°. Numerical analysis and power coefficients calculation was carried out using ANSYS program CFD (CFX).
As a result; NACA 9412 AIRFOIL has given better results than other developed profiles. NACA 9412 AIRFOIL produced more power than conventional Savonius wind turbines at 0°, 60°, 90° and 180° Savonius rotor positions. In addition, numerical analysis was performed for each 30° degree angle for the classical and developed Savonius rotor profile at wind speeds of 3, 5, 7, 11 and 13,3 m/s. It was observed that the highest power value obtained in 4 different Savonius wind turbines with different speeds was 90° positioning and the lowest power value was 0° and 180° positioning.