Geri Dön

Horizontal axis wind turbine rotor desing

Yatay eksenli rüzgar türbini rotoru tasarımı

  1. Tez No: 142991
  2. Yazar: SERKAN US
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN TOLUN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2003
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu çalışmada, 10 m/s rüzgar hızında 5 kW güç üreten yatay eksenli bir rüzgar türbini rotoru tasarımı yapılmıştır. İlk önce, rüzgar enerjisi dönüştürücü sistemin kavramsal tasannu yapılmış ve tasarım gereksinimleri oluşturulmuştur. Bu çerçevede verimi yüksek, hafif, üretimi kolay ve düşük maliyetli bir rotor palası (kanadı) tasarlanmak istenmiştir. Aerodinamik tasarımı verimlilik ve imal edilebilirlik kısıtları üzerine kurulmuştur. Performans hesabı ve geometri hesabı için MATLAB programı hazırlanmıştır. Hesaplamalar sonucu burulan ve sivrilen 3 paladan oluşan 0.476 güç katsayısına sahip bir rotor tasarlanmıştır. Linearleştirme sonucu oluşan güç kaybmı telafi etmek için rotor yarıçapı 2.5 m den 2.6 m ye uzatılmıştır. Palanın ve tüm türbinin CAD modeli CATIA kulanarak modelenmiştir. Bir sonraki aşama yapısal tasarım ve analizi pala geometrisinin belirlenmesinden sonra gerçekleştirilmiştir. Yapısal tasarımı için hafifliği, düşük maliyeti ve kolayca temin edilebilmesi sebebiyle fiberglass/epoksi kompozit malzemesi seçilmiştir. Pala içi boş ve kabuk olarak modellenmiş ve gerilme ve gerinme komponentleri ANSYS 7.0 SEA ticari yazılımı kullanarak yapılmıştır. Palaya etkiyebilecek maksimum yükler hesaplanarak sonlu elemanlar modeline etkitilerek analiz yapılmıştır. Daha hafif ve sağlam bir yapı elde edebilmek için farklı tabaka kompozisyonları analiz edilmiş ve iç kısımda bir spar perdesi ve başlıkları oluşturulmuştur. Gerinme değerleri yapısal bozulma kriteri olarak kullanılmıştır. Daha sonra modal analizi yapılmış ve doğal frekansları rotorun dönme frekansı ve türbini taşıyan kulenin doğal frekanslanyla karşılaştırılmıştır. Non-lineer ve modal analiz sonucu elde edilen değerlerin uygun olduğu görülmüştür.

Özet (Çeviri)

In this study, a horizontal axis wind turbine rotor, which is producing 5 kW power at 10 m/s wind speed, is designed. Firstly, the conceptual design of wind energy conversion system is done and design requirements are constituted. In these limits, a rotor blade, that has high efficiency, lightweight, ease of manufacture and low cost, is being wanted to design. The aerodynamic design is built on efficiency and ability of manufacturing constraints. The blade geometry is designed and its performance is calculated by using blade element momentum theory. A MATLAB program is prepared for geometry and performance calculations. As a consequence of calculations, a rotor that has three tapered and twisted blades and power coefficient of 0.476 is designed. The blade is extended from 2.5 m to 2.6 m long to recover the power loss occurred by the linearization process. The CAD model of the blade and whole turbine is modeled using CATIA. The next step structural design and analysis is performed after determination of the geometry. Fiber glass/epoxy composite material is chosen because of its lightweight, low cost and easy to obtain. The blade structure is modeled as hollow and shell structured and stress and strain components are determined using ANSYS 7.0 FEA commercial software. The maximum loads that affect the blade are calculated and applied on Finite element model. The different laminate lay-up schedules are analyzed and a spar web and spar caps are created inside the blade to lower the weight and to suffer the structure. The strain results are used as structural failure criteria. After modal analysis is done, blade's natural frequencies are compared with rotation frequency and tower frequency. It is seen that the results obtained from non linear static analysis and modal analysis is reasonable. IX

Benzer Tezler

  1. Tez No

    140057

    Rüzgar enerjisi dönüşüm sistemleri ve rotor tasarımı

    Wind energy conversation systems and rotor design

    FATİH YILMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    EnerjiGebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. İLYAS KANDEMİR

  2. Tez No

    77332

    Stress analysis of the horizontal axis wind turbine rotor blades by using finite element method

    Yatay eksenli rüzgar türbini rotor palalarının sonlu elemanlar yöntemi ile gerilme analizi

    ERCÜMENT ALYANAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1998

    Makine MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SAMİ AKSOY

  3. Tez No

    105447

    Rüzgar türbini pervanesi dizaynı

    Design of wind turbine blades

    CEM ONAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2001

    Makine Mühendisliğiİnönü Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SUAT CANBAZOĞLU

  4. Tez No

    34748

    Rüzgar enerjisi ve rüzgar türbini dizaynı

    Başlık çevirisi yok

    MEHMET SAYINDI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1994

    EnerjiYıldız Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ADNAN BALIK

  5. Tez No

    114592

    Yatay eksenli rüzgar türbini tasarım ve prototip imalatı

    Design and prototype manufacturing horizontal axis wind turbine

    BAKİ ÇELİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2001

    Makine MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. H. RIZA BÖRKLÜ

Geri Dön