Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar
AI InsightAraştırma bulguları, NACA0015 ve NACA0021 gibi geleneksel kanat profillerinin, optimum ve yüksek uç hız oranlarında daha iyi güç çıkışı gösterdiğini, S814 ve S825 gibi NREL kanat profillerinin ise nispeten düşük uç hız oranlarında tork üretimini artırabildiğini gösteriyor.
📌 3 Maddede Bu Makale
Özet
Kanat profili seçimi, özellikle Darrieus rüzgar türbini gibi doğası gereği düşük verimli türbinler için optimum güç çıkışı elde etmede çok önemli bir rol oynar. Bu amaçla NACA ve NREL familyalarına ait farklı kanat profilleri aerodinamik performans açısından karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. NREL kanatları ağırlıklı olarak Yatay Eksenli Rüzgar Türbinleri için kullanılmasına rağmen, bu çalışmada Darrieus tipi Dikey Eksenli Rüzgar Türbini üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu bakış açısıyla, çeşitli kanat profillerinin ve kalınlıklarının farklı çalışma aralıklarında türbin performansı üzerindeki etkisi Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) kullanılarak değerlendirilmiştir. Ayrıca, düşük ve yüksek uç hız oranları dikkate alınarak, anlık kanat tork katsayısı ve seçilen kanatçıklar için basınç katsayısının konturları daha iyi anlaşılması için analiz edilmiştir. Araştırma bulguları, NACA0015 ve NACA0021 gibi geleneksel kanat profillerinin, optimum ve yüksek uç hız oranlarında daha iyi güç çıkışı gösterdiğini, S814 ve S825 gibi NREL kanat profillerinin ise nispeten düşük uç hız oranlarında tork üretimini artırabildiğini gösteriyor. Bu durum, NREL kanat profilini kendi kendine hareket eden bir Darrieus türbini tasarlamak için daha çekici hale getirse de, NREL kanat kanatları, daha yüksek uç hız oranlarında daha yüksek verim kaybı nedeniyle avantajlarını yitirmiştir. Buna ek olarak, NACA0021 ve S814 gibi daha kalın kanatlar, emiş ve basınç tarafları arasında elde edilen yüksek basınç farkı sonucunda muadil profillerine kıyasla düşük uç hız oranında daha fazla güç çıkışı sağlar.
Abstract
The selection of the aerofoil plays a crucial role in achieving optimum power output, especially for the inherently low-efficient turbines, such as the Darrieus wind turbine. For this purpose, different aerofoils belonging to NACA and NREL families have been investigated in terms of the aerodynamic performance, comparatively. Although NREL aerofoils are mainly utilised for the Horizontal Axis Wind Turbines, in the present study, their effect on the Darrieus type Vertical Axis Wind Turbine has been examined. In this point of view, the influence of the various aerofoils and their thickness on the turbine performance in different operating ranges have been evaluated using Computational Fluid Dynamics (CFD). Furthermore, by considering the low and high tip speed ratios, the instantaneous blade torque coefficient, and the contours of the pressure coefficient for the selected aerofoils have been analysed to provide further understanding. The research findings show that the conventional aerofoils, such as NACA0015 and NACA0021, illustrate better power output at optimum and high tip speed ratios, while the NREL aerofoils, such as S814 and S825, are able to increase the torque generation at the relatively low tip speed ratio regions. Even though this situation makes the NREL aerofoil more desirable to design a self-starting Darrieus turbine, NREL aerofoils lost their advantages due to the higher efficiency loss at the higher tip speed ratios. In addition to this, the thicker aerofoils, such as NACA0021 and S814, yield more power output at the low tip speed ratio compared to their counterpart profiles as a result of the high pressure difference achieved between their suction and pressure sides.