Su pompalama için yatay eksenli rüzgar türbini tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, yenilebilir enerji kaynaklarından rüzgar enerjisi kullanılarak yaklaşık 80 m derinlikten, günlük ortalama 8-10 ton bir çiftliğin su ihtiyacını karşılamak amacıyla bir rüzgar türbini tasarımı yapılmıştır. Bu sayede tarımsal üretimde önemli bir maliyete sebep olan su pompalama için gerekli enerjiyi yenilenebilir kaynaklardan sağlayarak bu maliyeti daha aşağıya çekmek hedeflenmiştir. Tasarım rüzgar hızı olarak bölgenin ortalama rüzgar hızı 5 m/s kabul edilmiştir. 12, 24 ve 36 kanatlı yatay eksenli tasarlanan rüzgar türbinlerinin 1/10 ölçekli modellerinin deneysel çalışmaları rüzgar tünelinde ve nümerik çalışmaları ise ANSYS FLUENT programı ile hesaplamalı akışkanlar dinamiği (Computional Fluid Dynamics, CFD) analiz metodu kullanılarak yapılmıştır. Türbin uç-hız oranı ?=1 için kanat hız üçgenleri çizilerek kanat profilleri Solidworks programı ile oluşturulmuş ve üçboyutlu yazıcı kullanılarak imal edilmiştir. Nümerik analiz sonucunda 24 kanatlı türbine göre 12 kanatlı türbin gücü yaklaşık %46 daha düşük fakat 36 kanatlı türbin gücü ise %12 daha fazla çıkmıştır. Deneysel sonuçlarda ise 24 kanatlı türbine göre 12 kanatlı türbin gücü yaklaşık %39 daha düşük fakat 36 kanatlı türbin gücü ise yaklaşık %10 daha fazla çıkmıştır.

In this study, a wind turbine was designed to meet the water needs of a farm of 8-10 tons per day, from a depth of approximately 80 m, using wind energy from renewable energy sources. In this way, it is aimed to reduce this cost by providing the energy required for water pumping, which causes a significant cost in agricultural production, from renewable sources. The average wind speed of the region was accepted as 5 m/s as the design wind speed. Experimental studies of 1/10 scale models of wind turbines designed with 12, 24 and 36 blades horizontal axis were carried out in a wind tunnel and numerical studies were carried out using ANSYS FLUENT program and Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis method. For turbine tip-speed ratio ?=1, blade velocity triangles were drawn and blade profiles were created with Solidworks program and manufactured using a 3D printer. As a result of the numerical analysis, the power of the 12 bladed turbine was approximately 46% lower than the 24 bladed turbine, but the 36 bladed turbine power was 12% higher. In the experimental results, 12 blade turbine power is approximately 39% lower than 24-blade turbine, but 36 blade turbine power is approximately 10% higher.