Rüzgar türbinleri için düşük hücum açılarında farklı kanat profillerinin performans analizi

Abstract

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 ($0^ o$???2$0^ o$) sayısal analiz yapılmıştır. İncelenen kanat profilleri arasında, $C _L$–? ve $C _L$/CD–? 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.

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.