Investigating the Effect of Geometrical and Dynamic Parameters on the Performance of Darrieus Turbines: A Numerical Optimization Approach via QBlade Algorithm

Authors : Abdullah MURATOĞLU, Muhammed Sungur DEMİR

Pages : 413-426

Doi:10.17798/bitlisfen.677137

View : 13 | Download : 11

Publication Date : 2020-03-13

Article Type : Research Paper

Abstract :Artan enerji talebi, kişi başına düşen enerji kullanımı, çevresel problemler ve bunlara bağlı diğer olumsuz sonuçlar bilim insanlarını ve mühendisleri yenilenebilir enerji sistemlerinin verimliliği konusunda daha fazla çalışma yapmaya sevk etmiştir. Serbest akışlı (rüzgar ve hidrokinetik) türbinler, üzerinde en çok araştırma yapılan yenilenebilir enerji teknolojileri olup Darrieus türbinleri özellikle küçük ölçekli ve lokal uygulamalarda önemli bir yere sahiptir. Darrieus türbinlerinin performansı hakkında birçok deneysel ve hesaplamalı çalışma yapılmış olmasına rağmen, zaman ve maliyet açısından nispeten çok daha elverişli olan numerik çalışmaların sayısı oldukça sınırlıdır. Bu çalışmanın temel amacı, farklı geometrik ve dinamik konfigürasyonlara sahip Darrieus türbinlerinin QBlade yazılımı kullanılarak analiz edilmesidir. Mevcut çalışmada, düz kanatlı Darrieus türbinlerinden daha yüksek performans elde edilmesi amacı ile kanat profili, kanat kalınlığı, kanat sayısı, kord uzunluğu, solidite ve sarmallığın performansa etkisi analiz edilmiştir. Bu çalışmada NACA 0020 profilinin, dikey eksen türbinlerde diğer simetrik kanat kesitlerine nazaran daha iyi performans gösterdiği bulunmuştur. Üç kanatlı türbinlerin ise daha iyi performans gösterdiği ve daha geniş TSR aralığında çalıştığı sonucuna varılmıştır. Ayrıca, kord uzunluğu arttıkça maksimum güç katsayısına daha düşük uç hız oranında (TSR) ulaşıldığı tespit edilmiştir. Bu çalışmanın hem rüzgâr hem de hidrokinetik uygulamalar için farklı boyut ve dinamik ölçeklere sahip Darrieus türbini tasarımı çalışmalarına katkıda bulunması beklenmektedir.
Keywords : QBlade, sayısal, düz kanatlı, Darrieus, TSR, Solidite, Sarmallık