Küresel ısınma tehlikesi, fosil yakıtların ömrünün giderek azalması bunlara bağlı olarak yenilebilir enerji politikalarının desteklenmesi ve akıllı şehircilik arzusu kent ortamında kullanılabilen boyutsal yapısı küçük rüzgâr türbinler konusunda yapılan araştırmaların temel dayanağı ve itici gücü olmuştur. Şehir ortamında kullanılabilecek en iyi verim-boyut oranına sahip türbin türü ise dikey eksenli rüzgâr türbinleridir. Dikey eksenli rüzgâr türbinlerinde en yaygın kullanın türbin tipi boyutsal ölçeklenebilirliği sebebi ile darrieus tipi rüzgâr türbinleridir. Bu türbinlerin boyutsal avantajının yanında rüzgâr yönüne bağımsız olması, bakım kolaylığı ve düşük gürültü değeri gibi avantajlarıda vardır. Darrieus tipi rüzgar türbinlerinin bir diğer özelliği ise düşük ve orta rüzgar rejimlerinde türbülans yoğunluğunun fazla olduğu kentsel ortamlarda kullanımına uygun olması ve bu koşullarda rüzgar hızından elde edilecek güç değerinin oldukça yüksek olmasıdır.
Bu çalışmada darrieus tipi rüzgâr türbinlerinde sabit ve değişken açılı kanat tiplerinin aynı boyutsal yapıda ve kanat formunda CFD simülasyonları ile basınç katsayılarının ve kanatlarda oluşan dönme moment değerlerinin karşılaştırılması yapılarak değişken açılı kanat yapısında en yüksek verimin elde edildiği hücum açısı tespit edilmeye çalışılmıştır. Ayrıca kanat hücum açılarını dönme eksenine göre değişimini sağlayan eksantrik mekanizma tasarımı gerçekleştirilmiştir. 2D CFD analizlerinde kanatların dönme merkezindeki eksantrik hareketin modellenmesi için iki farklı konum değişimi yöntemi kullanılmış ve bu yöntemlerinin birbirlerine göre avantajları incelenmiştir. Yapılan analizlerde bir dizi değişken rüzgâr hızı için türbinin kararlı rejime ulaştığı rotor dönüş hızlarında kanat yapıları üzerinde oluşan moment katsayıları alınarak türbin efektif güç değerleri farklı hücum açılarındaki kanat konumları için hesaplanarak elde edilen değerler karşılaştırılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Dikey Eksenli Türbinler, Darrieus Türbinleri, Aerodinamik performans, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği
|
