Hide/Show Apps

Yatay Eksenli Rüzgar Türbinlerinde Uç Enjeksiyonu Kullanılarak Aktif Uç Girdabı Kontrolü Yönteminin Deneysel İncelenmesi

Kaldırma kuvvetinin oluşmasını sağlayan kanat alt ve üst yüzeyleri arasındaki basınç farkı, kanat uçlarında havanın alt yüzeyden üst yüzeye doğru sızmasına sebep olur. Bu sızma, kanat üzerine gelen ana akışla birleştiği zaman kanat ucunda konsantre bir şekilde dönen girdaplara dönüşür. Bu girdap yapıları yatay eksenli rüzgar türbinlerinde performans kayıplarına, gürültü problemlerine yol açmakta ve rüzgar çiftliklerinde art arda dizilen türbinlerde girdap-türbin etkileşimlerinin yol açtığı ciddi yapısal ve performans problemlerine sebep olmaktadırlar. Kanat uç girdap kontrolü, oluşacak bu problemleri en aza indirgeyebilmek amacıyla son yıllarda üzerinde çalışılan konuların başında gelmektedir. Rüzgar türbinlerinde genelde kanat uç girdapları kanat ucu kanatçıkları yardımıyla pasif olarak kontrol edilmeye çalışılmaktadır. Bu proje kapsamında, yatay eksenli rüzgar türbinlerinde uygulanabilecek, uç enjeksiyonu ile aktif uç girdabı kontrolü yöntemi incelenmiştir. Bu yöntem daha önce rüzgar türbini uygulamaları kapsamında araştırılmamıştır. Proje kapsamında, pasif uç girdabı yöntemleriyle karşılaştırma ve bu aktif yöntemin uç girdabı ve türbin aerodinamik karakteristikleri üzerindeki etkisinin incelenmesine yönelik bir araştırma projesi yapılmıştır. Uç enjeksiyonu ile aktif uç girdabı kontrolü daha önce izole kanatlarda ve turbofan motorları düşük-basınç türbin kanatçıklarında, tarafımızdan yürütücülüğü yapılan bir TÜBİTAK 1001 projesi çerçevesinde araştırılmıştı (Proje No: 108M232). Bu proje çerçevesinde ise bu teknik dönen model rüzgar türbini palleri üzerinde uygulanmış, uç girdabı yapısı, akış karakteristikleri, türbin iz bölgesi karakteristikleri ve türbin tork/güç karakteristikleri üzerindeki etkisi deneysel yöntemler kullanılarak incelenmiş ve pasif uç girdabı kontrolü yöntemleriyle karşılaştırmalar yapılmıştır. Deneyler bu proje çerçevesinde kurulan açık-jet rüzgar tünelinde, yük ölçümleri, sıcak-tel anemometresi ile iz bölgesi ölçümleri ve Particle Image Velocimetry (PIV) kullanılarak uç girdabı ölçümleri şeklinde gerçekleştirilmiştir. Uç enjeksiyonunun türbin tork ve itme kuvveti üzerinde bu değerleri artırıcı yönde bir etkisi olduğu görülmüş, bu artışın artan enjeksiyon miktarı ile arttığı görülmüştür. Güç katsayısının maksimum enjeksiyon oranı uygulandığında %44'e kadar arttığı hesaplanmıştır. İz bölgesindeki hız ve türbülans alanlarını ve kanat ucu kenarındaki uç girdabı yapılarını, enjeksiyon miktarına bağlı olarak ciddi bir şekilde değiştirdiği gözlemlenmiştir. Buna göre artan enjeksiyon oranına bağlı olarak, uç girdabının etkilerinin azaldığı, girdapların daha çok yayıldığı, türbin iz bölgesinin ise genişlediği ortaya çıkmıştır.