KÜÇÜK ÖLÇEKLİ KOMPOZİT RÜZGAR TÜRBİN KANADININ AERODİNAMİK-YAPISAL BÜTÜNLEŞİK TASARIMI

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Ramazan ÖZKAN

Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Mustafa Serdar Genç

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışmasının amacı, küçük ölçekli bir rüzgâr türbin kanadının aerodinamik koşullarının ve yapısal özelliklerinin bütünleşik olarak optimize edilerek tasarımının ortaya konmasıdır. Bu ana amaç aşağıdaki iki alt amaca göre yürütülmüştür: i) Kanat geometrisinden maksimum enerji elde edilebilmesi için aerodinamik tasarımının gerçekleştirilmesi, ii) Aerodinamik tasarımla bütünleşik olarak, minimum ağırlık ve maliyet için, yapısal özellikler ve kısıtlamalar dikkate alınarak kompozit malzeme ile kanadın yapısal tasarımının gerçekleştirilmesi. Bu amaçlara ulaşmak için rüzgâr türbini kanat profilinin geleneksel aerodinamik tasarım yaklaşımına ek olarak kompozit malzemeler ile yapısal tasarım ve kriterlerinin de dâhil edildiği farklı bir tasarım yaklaşımı sunmaktır. Bu bütünleşik tasarım yaklaşımı ile yerli bir algoritma olan arı algoritmasının kullanıldığı bir platformda gerçekleştirerek hem aerodinamik hem de yapısal açıdan daha verimli ve düşük maliyetli rüzgâr türbini imalatını mümkün kılan bir matematiksel model ve optimizasyon çalışması sunulmuştur. Bir amaç fonksiyonu ile ifade edilecek bu matematiksel model ile aerodinamik açıdan yapısal kısıtlarının da dahil edildiği optimum bir kompozit kanat elde edilmiştir. Üretilen kompozit rüzgâr türbin kanadının standartlara uygun olarak yapısal ve aerodinamik deneyler ile performansının ortaya konulması sağlanmıştır. Böylece tasarımı ve imalatı gerçekleştirilmiş kanadın performans beklentisini sağlamadaki başarısı değerlendirilmiştir. Çalışma sonucunda, ana amaca ulaşılarak ve rüzgâr enerjisi konusunda özgün ve yenilikçi bir yaklaşım ile mevcut muadilleri ile kıyaslandığında daha üstün bir performansa sahip ve ucuz yerli küçük ölçekli bir rüzgâr türbini kanadı üretilmiştir. Anahtar Kelimeler: Rüzgâr Enerjisi, Kompozit Rüzgar Türbini Kanadı, Aerodinamik Optimizasyon, Yapısal Optimizasyon, ABC Algoritması