Rüzgar türbin kanat profillerinin sayısal ve deneysel incelenmesi
Numerical and experimental analysis of wind turbine airfoils
Yazar: CEVAHİR TARHAN
Danışman: PROF. DR. İLKER YILMAZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada küçük ölçekli rüzgar türbinlerinde yaygın olarak kullanılan kanat profillerinin (A18, BW3, Clark Y, E387, FX77, NACA 2414, RG 15, S822, S823, S6062, S7012, SD6060, SD7032, SD7062) sayısal akışkanlar dinamiği programı Anyss FLUENT kullanılarak iki boyutlu sayısal analizi yapılmış ve açık devre emmeli tip rüzgar tünelinde aerodinamik performansı incelenmiştir. Kanatçıkların hücum açısının, taşıma sürükleme, moment ve basınç katsayısına etkileri incelenmiştir. Sayısal ve deneysel çalışmalar 0o - 12o arası hücum açılarında 5 x 104, 1 x 105 ve 2 x 105 Reynolds sayısı değerlerinde gerçekleştirilmiştir.
Bu tez çalışması beş bölümden oluşmaktadır. Tezin ilk bölümünde konu ile ilgili literatür araştırması verilmiştir, ikinci bölümde rüzgar türbinlerinde kullanılan kanatçıklar incelenmiştir. Üçüncü bölümde literatür taraması sonucunda belirlenen ve küçük ölçekli rüzgar türbinlerinde yaygın olarak kullanılan kanatçıkların sayısal analizi yapılmıştır. Dördüncü bölümde, sayısal analiz sonucunda en iyi aerodinamik performansı gösteren 4 kanatçığın rüzgar tünelinde aerodinamik performansı incelenmiştir. Tezin son bölümde ise sonuç ve önerilere yer verilmiştir.
Yapılan sayısal analizler sonucunda A18,BW3,E387 ve SD 7032 kanat profillerinin küçük ölçekli rüzgar türbinleri için en ideal profiller olduğu tespit edilmiştir. BW3 kanat profilinin; taşıma katsayısı değerinin de incelenen kanat profilleri arasında 5x104, 1x105 ve 2x105 Reynolds sayıları için en iyi taşıma katsayısı değeri olduğu görülmüştür

Anahtar Kelimeler: rüzgâr türbini, kanatçık, aerodinamik, hücum açısı

Abstract:
In this study, two-dimensional simulations of the airfoils which are used in small-scale wind turbines were performed by using Anyss FLUENT fluid dynamics program and experimental investigation were performed in open circuit, suction type wind tunnel. The effects of the angle of attack on the drag, moment and pressure coefficient were investigated. Numerical and experimental studies were carried out between 00 – 120 angle of attacks for 5 x 104, 1 x 105 ve 2 x 105 Reynolds numbers.
This thesis consists of five chapters. In the first part of the thesis, a literature search on the subject was given. In the second chapter, the airfoils used in wind turbines were examined. In the third chapter, analysis of the airfoils which are commonly used in small-scale wind turbines was performed. In the fourth chapter, experimental investigations of 4 airfoils, which were found to have the best aerodynamic performance as a result of numerical analysis, was performed. In the last part of the thesis, results and suggestions were given.
After the numerical analysis; A18,BW3,E387 ve SD 7032 airfoils were evaluated as best suited airfoils for small wind turbines. When the lift coefficient data was evaluated alone, it was seen that BW3 airfoil has the highest value of the lift coefficient among the airfoils examined for 5x104, 1x105 and 2x105 Reynolds numbers.

Keywords: wind turbine, airfoil, aerodynamic, angle of attack