Akademik Veri Yönetim Sistemi
Sarıoğlu M. (Yürütücü), Kahveci H., Es H. A., Fırat E., Akansu Y. E., Seyhan M.
TÜBİTAK Projesi, 2022 - 2024
Fosil yakıtların kullanılmasıyla küresel ısınma endişeleri ve artan karbon emisyonuyla çevreye verilen zararlar önemli derecede artmıştır. Bu zararların azaltılması maksadıyla tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de hidroelektrik, rüzgâr ve jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının yaygınlaştırılması teşvik edilmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında önemli bir yere sahip olan rüzgâr enerjisi hem endüstriyel hem de akademik alanda yoğun bir şekilde çalışılmaktadır. Rüzgâr türbinleri, rüzgârın kinetik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılan cihaz olarak tanımlanabilir. Rüzgâr türbinleri dönme eksenine göre dikey ve yatay eksenli rüzgâr türbinleri olarak iki gruba ayrılabilirler. Dikey eksenli rüzgâr türbinlerinden Darrieus tipi rüzgâr türbinleri kolay kurulumu, düşük maliyetli olması, kırsal kesimde ve şehir içinde kullanıma uygundur. Darrieus rüzgâr türbinlerinde kullanılan uçak kanadı profiliyle sayesinde elektrik üretilmektedir. Bu yüzden türbin kanadı olarak kullanılan uçak kanadı profillerinde meydana gelen düşük taşıma katsayısı ve stol olayının iyileştirilmesi gerekmektedir. Bunu yapmak için aktif ya da pasif akış kontrol yöntemleri kullanılabilmektedir. Bu proje önerisinde, pasif akış kontrol yöntemlerinden biri olan kanat geometrisinin modifikasyonu üzerine çalışma yapılacaktır. Kambur balinanın yüzgecinden esinlenilerek geliştirilen artan azalan genlikli dalga yapısı türbin kanadının hücum kenarında kullanılacaktır.
Bu projenin amacı, türbin kanadının hücum kenarındaki artan azalan genlikli dalga geometrisi sayesinde dinamik stol?un baskılanarak türbin güç katsayısının artırmak ve kendi kendine başlama karakteristiğini iyileştirmektir. Kambur balina yüzgecinin daha gerçekçi yaklaşımla modellenmesi sayesinde türbin kanadının stol karakteristiğinin ve taşıma-sürükleme oranının iyileştirilmesi ve yıkıcı etkilere sahip olabilen çalkantılı aerodinamik kuvvetlerin azaltılması hedeflenmektedir. Bu çalışma, türbin kanatlarının aerodinamik analizi, rüzgâr türbini performansının ölçülmesi, sayısal olarak modellenmesi ve gerçek modelle saha çalışması olmak üzere 4 aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada, hücum kenarı dalgalı geometriye sahip NACA 0018 türbin kanadının kuvvet ölçümleri, yüzey yağ ve iplikçik akış görüntüleme deneyleri yapılacaktır. İkinci aşamada, rüzgâr türbini için rüzgâr tüneli tasarım ve imalatı, tork ölçüm sisteminde deneylerinin yapılması ve parametre optimizasyon için Taquchi kullanımı gerçekleştirilecektir. Burada türbin kanat sayısı, uç hız oranı, yunuslama açısı ve en boy oranı gibi parametrelerin türbin performansı üzerine etkileri incelenecektir. Ayrıca, dalgalı hücum kenarına sahip 6 adet rüzgâr türbin kanadı deneysel olarak incelenecektir. Sonraki aşamada, Darrieus rüzgâr türbinleri etrafındaki akış karakteristikleri üç boyutlu olarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak Fluent ile çözülecektir. Son olarak, deneysel çalışmalarda belirlenen en iyi türbin için gerçek ölçekli modelinin performansı saha çalışmalarında ölçülecektir. Bu proje sayesinde düşük rüzgâr hızlarında yüksek verimlilikle çalışabilen rüzgâr türbini geliştirilmesiyle bu konuda gerekli bilgi birikimi ve teknolojinin ülkemize kazandırılması hedeflenmektedir.