mühendislikdergisi Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mart 2014 bir model



Benzer belgeler
RÜZGAR ENERJİSİ TEKNOLOJİSİ

Ad Soyad: Öğrenci No:...

Yatay Eksenli Yelkapan Palasında Tasarım Parametrelerinin Gerilme Dağılımına Etkisi

YARASA VE ÇİFTLİK GÜBRESİNİN BAZI TOPRAK ÖZELLİKLERİ ve BUĞDAY BİTKİSİNİN VERİM PARAMETRELERİ ÜZERİNE ETKİSİ

İŞLETMELERDE KURUMSAL İMAJ VE OLUŞUMUNDAKİ ANA ETKENLER

00322 ELECTRICAL MACHINES-II Midterm Exam

BİR RÜZGÂR TÜRBİNİNİN DEĞİŞİK KOŞULLARDAKİ DİNAMİK DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

T.C. Hitit Üniversitesi. Sosyal Bilimler Enstitüsü. İşletme Anabilim Dalı

DİKDÖRTGEN KESİTLİ BETONARME KOLONLARIN YAKLAŞIK HESABI İÇİN BASİT BİR FORMÜL

T.C. İSTANBUL AYDIN ÜNİVERSİTESİ SOSYAL BİLİMLER ENSTİTÜSÜ BİREYSEL DEĞERLER İLE GİRİŞİMCİLİK EĞİLİMİ İLİŞKİSİ: İSTANBUL İLİNDE BİR ARAŞTIRMA

WEEK 4 BLM323 NUMERIC ANALYSIS. Okt. Yasin ORTAKCI.

Yüz Tanımaya Dayalı Uygulamalar. (Özet)

CER MOTORLARININ ENERJİ VERİMLİLİĞİNDE MOTOR TORK UNUN ETKİSİ

ÇEVRESEL TEST HİZMETLERİ 2.ENVIRONMENTAL TESTS

4. HAFTA BLM323 SAYISAL ANALİZ. Okt. Yasin ORTAKCI.

3. Bölüm: Rüzgar Türbinleri Kontrol Sistemleri

Konut Tipi Rüzgar Türbini Kanatlarının Teorik Modellenmesi ve Güç Üretimini Etkileyen Belirli Aerodinamik Özelliklerin Karşılaştırılması

Parça İle İlgili Kelimeler

WEEK 11 CME323 NUMERIC ANALYSIS. Lect. Yasin ORTAKCI.

RCRCR KAVRAMA MEKANİZMASININ KİNEMATİK ANALİZİ Koray KAVLAK

Unlike analytical solutions, numerical methods have an error range. In addition to this

Güneşten gelen enerjinin %1-2'si rüzgâr enerjisine dönüşür. Bu, yeryüzündeki tüm bitkilerin biyolojik kütleye dönüştürdüğü enerjinin katıdır.

BVCD DÝKDÖRTGEN HAVA DAMPERÝ ( BVCD) RECTANGULAR VOLUME CONTROL DAMPER

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DÖNEM PROJESİ TAŞINMAZ DEĞERLEMEDE HEDONİK REGRESYON ÇÖZÜMLEMESİ. Duygu ÖZÇALIK

Spectrum of PCM signal depends on Bit rate: Correlation of PCM data PCM waveform (pulse shape) Line encoding. For no aliasing:

DEĞİŞKEN HIZLI DEĞİŞKEN AÇILI RÜZGÂR TÜRBİNLERİNİN KONTROLÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ. Handan NAK. Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Anabilim Dalı

RÜZGAR TÜNELĐNDEKĐ KANAT PROFĐLĐNĐN DĐKEY HAREKETĐNĐN MODELLENMESĐ

ÖNEMLİ PREPOSİTİONAL PHRASES

LID Group of Companies

Küçük Dikey Eksenli Rüzgâr Türbini için Basit Kontrol Tasarımı Simple Control Design for a Small Vertical Axis Wind Turbine

MAK585 Dinamik Sistemlerin Modellenmesi ve Simülasyonu

Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi Journal of Research in Education and Teaching Mayıs 2017 Cilt: 6 Sayı: 2 Makale No: 33 ISSN:

TRANSFORMERS LV CURRENT LV VOLTAGE LV CURRENT LV VOLTAGE TRANSFORMERS

TRANSFORMERS LV CURRENT LV VOLTAGE LV CURRENT LV VOLTAGE TRANSFORMERS

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ISPARTA İLİ KİRAZ İHRACATININ ANALİZİ

Model ZT 7728D ZT 9228D ZT 10728D

ÖNEMLİ PREPOSİTİONAL PHRASES

SICAKLIK VE ENTALP KONTROLLÜ SERBEST SO UTMA UYGULAMALARININ KAR ILA TIRILMASI

AEOLUS: Rüzgara Karşı Yarışmak. ECN Wind Energy - Aerodynamics Hüseyin Özdemir

KAMU PERSONELÝ SEÇME SINAVI PUANLARI ÝLE LÝSANS DÝPLOMA NOTU ARASINDAKÝ ÝLÝÞKÝLERÝN ÇEÞÝTLÝ DEÐÝÞKENLERE GÖRE ÝNCELENMESÝ *

RÜZGAR TÜRBİNLERİNİN KANAT AÇILARININ YAPAY SİNİR AĞI TABANLI DENETİMİ

YATAY EKSENLİ RÜZGAR TÜRBİN KANATLARININ MEKANİK TASARIM ESASLARI TEORİK MODEL

DETERM INING THE M OST SUITABL E RENEWEABLE ENERGY RESOURCES USING ANALYTICALNETWORK PROCESS APPROACH

Wind Map of Türkiye 1

1. YARIYIL / SEMESTER 1 2. YARIYIL / SEMESTER 2

Mekanik Sabit Debi Ayar Damperi

Üç Fazlı Sincap Kafesli bir Asenkron Motorun Matlab/Simulink Ortamında Dolaylı Vektör Kontrol Benzetimi

ELK-301 ELEKTRİK MAKİNALARI-1

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

A UNIFIED APPROACH IN GPS ACCURACY DETERMINATION STUDIES

VOLEVBOLCULARıNMANŞET PASLARıNIN. KiNEMATiK ANALizi

RULMANLI VE KAYMALI YATAKLARDA SÜRTÜNME VE DİNAMİK DAVRANIŞ DENEY FÖYÜ

ÖZGEÇMİŞ Ad Soyad :Yrd.Doç:Dr.Hüseyin MUTLU Eğitim Durumu

A NUMERICAL INVESTIGATION OF AIR FLOW IN AN EMPTY CHAMBER WITH PERFORATED DIFFUSER DESIGNED FOR AIR HANDLING UNITS

Fırçasız Doğru Akım Motorlarında Farklı Mıknatıs Dizilimleri Different Magnet Configurations in BLDC Motors

ARS SERİSİ POMPALAR (ARS SERIES PUMP) General Information. Genel Bilgiler. Applications. Kullanım Yerleri

FLUID MECHANICS PRESSURE AND MOMENTUM FORCES A-PRESSURE FORCES. Example

AHK. 3 Valsli Hidrolik Silindir Makineleri 3 Rolls Hydraulic Plate Bending Machines AHK 25/65


belirlenmesi mühendislikdergisi Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Hasan D. YILDIZAY*,1, Haydar ARAS 1, Veysel YILMAZ 2 Mart 2014

Wick Drain. Machines - 7 -

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ Ford Otosan İhsaniye Otomotiv MYO

Ege Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Kontrol Sistemleri II Dersi Grup Adı: Sıvı Seviye Kontrol Deneyi.../..

SÜRGÜLÜ VANA (F4) RESILIENT SEATED GATE VALVE (F4)

Darbeli Kırıcılar Impact Crushers

PRELIMINARY REPORT. 19/09/2012 KAHRAMANMARAŞ PAZARCIK EARTHQUAKE (SOUTHEAST TURKEY) Ml=5.1.

RÜZGAR TÜNELİNDEKİ KANAT PROFİLİMİN DİKEY HAREKETİNİN MODELLENMESİ

Rüzgar Enerjisi Teknolojileri (ENE 312) Ders Detayları

ÖZET Amaç: Yöntem: Bulgular: Sonuçlar: Anahtar Kelimeler: ABSTRACT Rational Drug Usage Behavior of University Students Objective: Method: Results:

BOĞAZİÇİ UNIVERSITY KANDİLLİ OBSERVATORY and EARTHQUAKE RESEARCH INSTITUTE GEOMAGNETISM LABORATORY

MAK585 Dinamik Sistemlerin Modellenmesi ve Simülasyonu

KULLANILAN MADDE TÜRÜNE GÖRE BAĞIMLILIK PROFİLİ DEĞİŞİKLİK GÖSTERİYOR MU? Kültegin Ögel, Figen Karadağ, Cüneyt Evren, Defne Tamar Gürol

e) Aşağıdaki fiziksel niceliklerin SI birimlerini ve boyutlarını yazınız (Write the SI (mks) units and dimensions of given quantities)

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Bu durumda ya cozum yoktur veya sonsuz cozum vardir. KIsaca cozum tek degildir. Veya cozumler birbirine lineer bagimlidir.

HACETTEPE ÜNivERSiTESi SPOR BiLiMLERi VE TEKNOLOJiSi YÜKSEK OKULU'NA GiRişTE YAPILAN

ISSN: Yıl /Year: 2017 Cilt(Sayı)/Vol.(Issue): 1(Özel) Sayfa/Page: Araştırma Makalesi Research Article. Özet.

HIGH SPEED PRECISION SPINDLES YÜKSEK DEVİRLİ HASSAS İŞ MİLLERİ.

First Stage of an Automated Content-Based Citation Analysis Study: Detection of Citation Sentences

FARKLI SPOR DALLARıNDA BENCH PRESS HAREKETiYLE ÇABUK KUWET BiLEŞENLERiNiN ANALizi

SLATLI KANAT PROFİLİNİN ETRAFINDAKİ DÜŞÜK REYNOLDS SAYILI HAVA VE SU AKIŞLARININ İNCELENMESİ VE AERODİNAMİK PERFORMANS ANALİZLERİ

Alev Sızdırmaz Sincap Kafesli Motorlar Flame Proof Squirrel Cage Motors

LED AYDINLATMA SİSTEMLERİ LED LIGHTING SYSTEMS

by Karin Şeşetyan BS. In C.E., Boğaziçi University, 1994

ÇAPRAZ AKıŞLı RÜZGÂR TÜRBINI BAŞARıMıNıN İNCELENMESI

"Kaliteli Hizmet" "Quality Service"

HİDROLİK YÖN KONTROL VALFLERİNDE AKIŞ KAYBI

Tekirdağ&Ziraat&Fakültesi&Dergisi&

YUVARLAK TAVAN ANEMOSTADI. Round Ceiling Diffuser

1. YARIYIL / SEMESTER 1

BĐSĐKLET FREN SĐSTEMĐNDE KABLO BAĞLANTI AÇISININ MEKANĐK VERĐME ETKĐSĐNĐN ĐNCELENMESĐ

HİDROLİK YÖN KONTROL VALFLERİNDE AKIŞ KAYBI

ASTES ASANSÖR SAN. ve TİC. A.Ş.

Damperler / Dampers. RGS International HVAC Equipment.

İTÜ DERS KATALOG FORMU (COURSE CATALOGUE FORM)

GERİ KAZANIMLI FREN SİSTEMİ "REGENERATIVE ENERGY" REGEN ENERGY REJENERATİF ENERJİ

Marble / Granite / Concrete / Asphalt

Savonius rüzgar türbinlerinde Reynolds sayısının etkisinin nümerik olarak incelenmesi

TÜRKİYE DEKİ RÜZGAR ENERJİSİ YATIRIMLARINA GENEL BAKIŞ

Fizik-1 UYGULAMA-7. Katı bir cismin sabit bir eksen etrafında dönmesi

Transkript:

mühendislikdergisi Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Cilt: 5, 1, 3-9 Mart 2014 Yatay eksenli rnin -teorik bir model Ondokuz Anahtar Kelimeler: teorik model. 69

M. C. enel, E. Koç Dynamic behaviour of horizontal axis wind turbines-a theoretical model Extended abstract Within renewable energy sources, wind energy is a natural, clean energy sources being observed that there is increasing use in recent years. Wind turbines are used to generate electricity energy from wind energy. Kinetic energy in wind turbine blades is converted into mechanical energy via power transmission systems, then, electrical energy is obtained from generator. They are classified as horizontal axis and vertical axis wind turbines according to the axis of rotation. In horizontal axis wind turbines, various power transmission mechanisms have been developed in order to obtain torque and power. These are direct drive, integrated, and conventional power transmission mechanisms. In a direct drive power transmission mechanism, torque and power are transmitted to the generator through a rotor. In an integrated power transmission mechanism, a gearbox and rotor are both used. In this study, conventional power transmission mechanism was used. Moreover, aerodynamic theories are used to determine the effect that wind has on the forces, torque, and power of blades of horizontal axis wind turbines. There are three main aerodynamic theories (one-dimensional lineer momentum theory, actuator disc momentum theory and blade element theory) related to wind turbine aerodynamics. Onedimensional momentum theory examines the force on the disc in the air flow tube. It is assumed that the disc consists of an infinite number of blades. The maximum power coefficient is limited to 0.593 based on Betz' Law. Actuator disc momentum theory assumes that the disc consists of an infinite number of blades. Additionally, friction caused by the blade is neglected but the vortex effect of the flow is considered. Blade element theory is used to determine the forces and torque that affect on aerofoil. In present study, two different aerodynamic theories (actuator disc momentum theory, blade element theory) investigated in order to define the amount of torque affecting on the blades In this study, a new theoretical model was designed based on energy conversion for basic dynamic behaviour of the three blades-horizontal axis wind turbines. By this model, dynamic behaviour of wind turbine was assessed by evaluating design parameters, geometrical and physical sizes of the blade in accordance with torque equations. In addition, dimensional parameters were converted to dimensionless parameters. Thus, effect of many parameters such as wind speed, blade radius, mass of the blades, power coefficient, tip-speed ratio, axial induction factor and angular induction factor were analyzed. By this model, various dimensional torques could be estimated by changing m R G in the same nondimensional torque. Consequently, it was found that N G1 is very close to the nominal power of the referenced wind turbine (2 MW). Different dimensionless parameters so called as the coefficient of effectiveness (K t1, K t2 ) were defined in order to estimate the wind power transmitted to the generator and they were used for analyzing the wind turbines. It was determined that the dimensional parameters (wind speed (V), blade radius (R), the mass of the blades (m R )) and the non-dimensional parameters (tip- power coefficient ( )) directly affected the coefficient of effectiveness (K t ). In conclusion, K t1 and K t2 could be 0.38 and 0.37 respectively if the wind turbine parameters being as m R =19500 kg, R= 39.5 m, i=100. In addition, it was approximately determined that 38% of wind power was transmitted to the generator. When K t values were compared to values (when =0.40-0.45), the K t values were less than the values. Finally, this theoretical model presents a more realistic approach in terms of estimating the main parameters of wind turbine. Consequently, it is suggested that this theoretical study is used as a model for designing horizontal axis wind turbines. Keywords: Wind turbine, dynamic analysis, theoretical model. 70

-teorik bir model G Enerji, ekonomik, sosyal ve kültürel enerjiye olan ba ini eyinin enerjisinin 1-2012). en abilir. Enerji Bu tip beraber ortalama 20- Yatay eksenli. Kanat utusu Anemometre Jeneratör (yaw) Kule merdiveni Kule k Temel durmayan kan (2008) Y. (2010), kanat eleman t - Huiying vd. (2010) 71

M. C. enel, E. Koç P, C Q G G geom (R, m R diye yeni boyutsuz bir parametre Rüzgar türbini te torkutorka, K yatay eksenli bir modeli. V uç V R Kanat R i 1 z 1 z 2 i 2 kutusu A z 3 z 4 G, T G Jeneratör - P ), tork Q T ) ve. -- - uç - na na na. l = V / V = wr/ V (1) z V y uç - -20 - -r (Emniyetli, 2007). x R Aerofoil V Aerofoil R V uç 2 V ç - - Kanat a ekseniyle d r V Aerofoil referans ekseni 72

Yatay eksenli -teorik bir model - ( R C 2 3 P NR / N NR /(0.5 rpr V ) = = (2) olarak verilmektedir. aerodinamik olarak lineer momentum teorisine imitini(c pmaks -0.45 Q ), itki k T Parametre Eksenel Tork ( V - V2 ) a = V ' W a = 2w C = C / l Q P C = C / R i T w Q = G G w = ar i>1 a Lineer momentum teorisine V 2 : Kanat hemen dn momentum teorisi - G R G Rüzgar türbini dinamik analiz-teorik model ni temel olarak; kanatlar, je momenti (I 1 ve I 4 momenti (I 2 ve I 3 momentine (I R ü I R T R T S Kanatlar Sistem 1 R I T S 1 1 2 I 3 i I 2 d G kutusu T J Sistem 2 I 4 G TJ I G T G -komoment: mektedir. Kanat eleman teorisine dayanarak (T R1 ); (3) 73

M. C. enel, E. Koç 3 ), C Q tork (4) (5) moment ifadesi, (T R1 ) belirlenebilmektedir. omentum teorisine dayanarak R2 ); (6) boyutsuz moment; (7) (8) yutsuz momenttir. - tjmomenti: R (Nm), T S R 2 R ivmesi (rad/s 2 d (9) J momenti (Nm), T G G 2 ), I 2 G G 2 (10) d ) ve momenti (T S J (11) moment tek mile indirgenirse (T G ); (12) ; (13) R atalet momenti (kgm 2 ), I G atalet momenti (kgm 2 d d verimi; (14) nden atalet momentine (I R m R ' R 74

Yatay eksenli -teorik bir model biri (R/3) olarak kabul edilmektedir (Morren vd., 2006) atalet momenti (I R ); I e, G ve m R ( T G1 ); (15) (23) R R momenti (I ) ifadesi; (16) R, I G, I d ) ve moment R1, T R2 G ) bulunabilmektedir. (12)), T R1 ve I momenti (T G1 ); Q G d G ) G (m R G (I ) boyutsuz ifadeleri; (18) (19) (20) (21) (22) T, R1 T R1 (24) (25) momentidir. (12)), T R2 ve I (T G2 ); d G R hesaplanabilmektedir. narak T R2, I e, G ve m R ifadeleri momenti ( T G2 ); (27) T R2 (29) momentidir. 75

M. C. enel, E. Koç - ndan (T R1 bilmektedir. Bu durumda rüzgardan elde edilen güç (N R1 ); (30) olarak bulunabilmektedir. Bu ifadeden, R kanat P edilen gücü R1 ( ); (31) (32) moment (T R2 (N R2 ); (33) R2 esas ); (34) (35) - Jeneratör gücü (N G G ) G (36) G G (rad/s 2 edilmektedir. T R1 ve I (N G1 );,, G ve R ); (38) (39) (40) Jeneratör gücü (N G2 ), benzer G2 G ) ; T R1, I e, G ve R ( ); (42)

Yatay eksenli -teorik bir model (43) (44) - G (K t ) s 2 V 3 ile N G1 (K t1 ); t1 ) R G d ve G 2 V 3 ile N G2 (K t2 ); V, m R G d G birimde olan parametreler yerine boyutsuz P - durumda R =19500 kg, G =1 rad/s 2 G1 =2.01 MW olarak m R G moment (N G1 ) tahmin edilebilmektedir. N G1 referans R =19500 kg) nominal =0.42, 77

M. C. enel, E. Koç N G1 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 =0.42 =0.44 =0.46 d =0.97 i=100 P boyutsuz = =0.174 R =19500 kg, R=39.5 m, V=15 G =1 rad/s 2 G2 boyutsuz momentte m R G edilebilmektedir. N G2 kaynakl ve NG2 G1 =N G2 =2.01 MW olarak tahmin g E1,2 ) N E1,2 g x N G1,2 E1,2 =1.97 MW N E E1,2 t t1 ve K t2 K t1 ) ve t1 P t1 t1 G ) 1 rad/s 2 G G t1 V=10 m/s, t1 =0.36 olarak K t1 0,42 0,40 0,38 0,36 0,34 0,32 0,30 0,28 0,26 0,24 0,22 0,20 0,18 =0,35 =0,40 =0,45 =0,50 10 11 12 13 14 15 V (m/s) =7 R=40 m i=100 G =1 rad/s 2 d =0.98 G =157 rad/s m R =19500 kg =1,2 kg/m 3 K t1 78

Yatay eksenli -teorik bir model (m R t1 R -19500 kg t1 R t1 R =10500 kg, =0.37 iken; m R =19500 kg, m R R deki üzerine olan etkisi 2 2 R R R =19500 kg =0.25 iken; R=40 m, m R =19500 2 2 R R ve m R üzerine olan etkisi m R ) 15000-19500 kg 1 ve m R K t R 1=0.358, =0.352 iken; m R 1=0.352, =0.344. Referans (m R =19500 kg, R 1=0.38, 37- K t2 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 a=0.2 a=0.3 a=0.4 a=0.5 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 a' üzerine olan etkisi V=10 m/s R=40 m i=100 G =1 rad/s 2 d =0.98 G =157 rad/s m R =19500 kg =1.2 kg/m 3 Sonuçlar Teorik model ; g - boyutsuz jene 79

M. C. enel, E. Koç m i temel R =19500 kg, R=39.5 m, 1=0.38, =0.37 olarak t P ( =0.40-0.45); K t P t model olarak tavsiye edilmektedir. Semboller i d : : Hava (kg m -3 ) N J : T J : Jenera N G : T G : Jeneratör momenti (Nm) g : Jeneratör verimi I G 2 ) R : T R : T S : Kanatlardan : s -1 ) R : al ivmesi (rad s -2 ) V 2-1 ) I R 2 ) m R : V -1 ) N R : I : 2 ) N : V : s -1 ) N E ) K t : : Uç- G : Yükses -1 ) G : Yüksek rad s -2 ) nolu proje ile destek-. Kaynaklar Gazi - Dergisi, 23, 1, 41-47. Yüksek Lisans Tezi Gregg, J. R., Trendrup ve J. J., Treuren, K.W.V., (2010). Developing a wind turbine design procedure with experimental vertification, 2010 ECTroceedings ASME Early Career Technical Conference, Tulsa. Huiying, C., Datong, Q. M. Z., Haitao, D., Yonggang, D. ve Wei, L., (2009). Research on evaluating of wind turbine drive train systems, Association of the Electricity Supply Industry of East Asia and Western Pacific CEO. Anadolu Enerji Sempozyumu, 610- Morren, J., Pierik, J. ve Haan, S. W. H., (2006). Inertial response of variable speed wind turbines, Electric Power Systems Research, 76, 980-987. (2006). nerjisi urumu ve geklentiler, Atatürk Üniversitesi Ziraat Fak, 37, 2, 267-274. (2012). iletim -dinamik d Fen Bilimun. ve (2013). t dinamik d analizi-teorik boyutsuz bir model, 2. Anadolu Enerji Sempozyumu, 301-313, 80