Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi

GÜLEREN, K. Melih; DEMİR, Sinan

Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi

K. Melih GÜLEREN, (Cumhuriyet Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Sivas, Türkiye)

Sinan DEMİR (Cumhuriyet Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Sivas, Türkiye)

Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi

3 1

Yıl: 2011 Cilt: 31 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 51 - 59 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi

Öz:

Bir rüzgar türbinin verimi, kanatların üzerine doğru esen rüzgarın yönü ve hızı ile doğrudan etkilenir. Doğada rüzgarın çok farklı yönlerden farklı hızlarda estiği gerçeği göz önüne alındığında, rüzgar türbinleri için optimize edilmiş, yüksek performans sağlayacak kanat profili tasarımına ihtiyaç olduğu görülür. Bu çalışma rüzgar türbinleri için kanat profili tasarım projesinin bir ön çalışmasıdır. Farklı geometriye sahip altı kanat profili için yüksek Reynolds sayısında ve düşük hücum açılarında ($0^ o$≤α≤2$0^ o$) sayısal analiz yapılmıştır. İncelenen kanat profilleri arasında, $C _L$–α ve $C _L$/CD–α değişimi göz önüne alındığında CLARK-Y kanat profilinin en iyi performansa sahip olduğu bulunmuştur. Tamamı ile daimi analizlerin yapıldığı bu çalışmada, daimi analizlerin geçerliliğin kanat profillerine göre farklı hücum açıları ile sınırlı olduğu görülmüştür. Bu açılardan daha fazla olduğu durumlarda, daimi analizlerde yakınsamanın gerçekleşebilir olmadığı anlaşılmıştır.

Anahtar Kelime:

Konular: Mühendislik, Hava ve Uzay

Performance analysis of different airfoils for wind turbine blades at low angles of attack

Öz:

The efficiency of a wind turbine is directly affected by the direction and the speed of the wind blowing towards the turbine blades. Considering the fact that wind blows from many directions with variable speeds, it would be seen that there is a requirement for designing new, optimized and highly efficient airfoils for wind turbines. This work is a preliminary work of an airfoil design project for wind turbines. Numerical analysis has been performed at high Reynolds number and low angles of attack ($0^ o$≤α≤2$0^ o$) for six different airfoils. Among the investigated airfoils, CLARK Y has been found to show the best performance considering the variation of $C _L$–α and $C _L$/CD–α. In this study, where only steady computations have been performed, it has been seen that the validity of steady computations were limited up to different angles of attack for each airfoil. For the cases of higher angles, it was understood that the convergence of steady analyses was not achievable.

Anahtar Kelime:

Konular: Mühendislik, Hava ve Uzay

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

Ahmed N., Yilbas B. S. and Budair M. O., Computational Study into the Flow Field Developed around a Cascade of NACA 0012 Airfoils, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., 167, 17-32, 1998
Anderson J. D., Introduction to Flight, McGraw-Hill Book Company,Third Edition, (1989)
Bekka N., Bessaih R., Sellam M. and Chpoun A. Numerical Study of Heat Transfer around the Small Scale Airfoil Using Various Turbulence Models, Num. Heat Transfer, Part A: Applications, 56(12), 946-969, 2010
Bermudez L., Velazquez A. and Matesans A., Viscous–Inviscid Method for the Simulation of Turbulent Unsteady Wind Turbine Airfoil Flow, J. Wind Eng., 90, 643-661, 2002
Bertagnolio F., Sorensen N.N. and Rasmussen F., New Insight into the Flow around a Wind Turbine Airfoil Section, J. Solar Energy-Trans. ASME, 217(2), 214-222, 2005
Bijl H., van Zuijlen A. H. and van Mameren A., Validation of Adaptive Unstructured Hexahedral Mesh Computations of Flow Around a Wind Turbine Airfoil, Int. J. for Num. Methos in Fluids, 48, 929-945, 2005
Dahlström S. and Davidson L., Large Eddy Simulation of the Flow Around an Aerospatiale A-aerofoil, ECCOMAS 2000, European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, Barcelona, Spain, 11-14 September, 2000
Dahlström S. and Davidson L., Numerical Large Eddy Simulation of the Flow Around an Airfoil, AIAA paper 2001--0425, Reno, NV, 2001
Dahlström S. and Davidson L., Large Eddy Simulation Applied to a High Reynolds Flow Around an Airfoil Close to Stall, AIAA paper 2003--0776, Reno, NV, 2003
Gatski T. B., Prediction of Airfoil Characteristics with Higher Order Turbulence Models, NASA Technical Resports, NASA-TM-110246, 1996
Geissler W., Numerical Study of Buffet and Transonic Flutter on the NLR 7301 Airfoil, Aerospace Science and Technology, 7, 540-550, 2003
Genç M. S., Özışık G. ve Kahraman N., Düz Flaplı NACA 0012 Kanat Profilinin Aerodinamik İncelenmesi, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 28(1), 1-8, 2008 Fluent 6.2 User Guide, Fluent Inc., Lebanon, USA, 2001
Hansen O. L. M., “Aerodynamics of Wind Turbines”, Earthscan, London, United Kingdom, Second Edition, 2008
Jang C. S., Ross J. C. and Cummings R. M., Numerical Investigation of an Airfoil with a Gurney Flap, Aircraft Design, 1(2), 75-85, 1998
King L. S. and Johnson D. A., Separated Transonic Airfoil Flow Calculations with a Nonequilibrium Turbulence Model, NASA Technical Resports, NASA-TM-86830, 1985
Launder B. E. and Spalding, D. B., “Lectures in Mathematical Models of Turbulence”, Academic Press, London, England, 1972.
Li D., Numerical Simulation of Thin Airfoil Stall by Using a Modified DES Approach, Int. J. for Num. Methos in Fluids, 54, 325-332, 2007
Martinat G., Braza M., Hoarau Y. and Harran G., Turbulence Modelling of the Flow Past a Pitching NACA0012 Airfoil at 105 and 106 Reynolds Numbers, J. Fluids and Structures, 24, 1294-1303, 2008
Menter, R. F., Two-Equation Eddy-Viscosity Turbulence Models for Engineering Applications, AIAA Journal, 32(8), 1598-1695, 1994.
Parezanovic V., Rasuo B. and Adzic M., “Design of Airfoils for Wind Turbine Baldes”, The French-Serbian European Summer University : Renewable Energy Sources and Environment-Multidisciplnary Aspect, 17-24 October 2006, Rnjačka Banja, Serbia
Rumsey C. L. and Gatski T. B., Recent Turbulence Model Advances Applied to Multielement Airfoil Computations, AIAA paper 2000--4323, 2000
Sanz W. and Platzer M. F., Numerical Invesigation of the Stall Onset Behaviour of the GA(W)-1 Airfoil, Computers & Fluids, 27, 681-687, 1998
Shan H., Jiang L. and Liu C., Direct Numerical Simulation of Flow Separation Around a NACA 0012 Airfoil, Computers & Fluids, 34(9), 1096-1114, 2005
Spalart P. and Allmaras S., A One-equation Turbulence Model for Aerodynamic Flows, AIAA-Paper 92-0439, No. 1., 5-21, 1992
Tangler J. T. and Somers D. M., NREL Airfoil Families for HAWT, Proc. WINDPOWER'95, Washington D.C., ABD, 117-123, 1995

APA	GÜLEREN K, DEMİR S (2011). Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi. , 51 - 59.
Chicago	GÜLEREN K. Melih,DEMİR Sinan Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi. (2011): 51 - 59.
MLA	GÜLEREN K. Melih,DEMİR Sinan Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi. , 2011, ss.51 - 59.
AMA	GÜLEREN K,DEMİR S Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi. . 2011; 51 - 59.
Vancouver	GÜLEREN K,DEMİR S Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi. . 2011; 51 - 59.
IEEE	GÜLEREN K,DEMİR S "Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi." , ss.51 - 59, 2011.
ISNAD	GÜLEREN, K. Melih - DEMİR, Sinan. "Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi". (2011), 51-59.

APA	GÜLEREN K, DEMİR S (2011). Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 31(2), 51 - 59.
Chicago	GÜLEREN K. Melih,DEMİR Sinan Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi 31, no.2 (2011): 51 - 59.
MLA	GÜLEREN K. Melih,DEMİR Sinan Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, vol.31, no.2, 2011, ss.51 - 59.
AMA	GÜLEREN K,DEMİR S Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi. 2011; 31(2): 51 - 59.
Vancouver	GÜLEREN K,DEMİR S Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi. 2011; 31(2): 51 - 59.
IEEE	GÜLEREN K,DEMİR S "Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi." Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 31, ss.51 - 59, 2011.
ISNAD	GÜLEREN, K. Melih - DEMİR, Sinan. "Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi". Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi 31/2 (2011), 51-59.