Upload
yusuf-ziya-dilbaz
View
228
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
1/113
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
2/113
ii
Murat NDER tarafndan hazrlanan YATAY EKSENL RZGR TRBN
KANADININ BLGSAYAR DESTEKL TASARIMI adl bu tezin Yksek Lisans
tezi olarak uygun olduunu onaylarm.
Prof. Dr. H. Gl YAVUZCAN
Bu alma, jrimiz tarafndan Endstriyel Teknoloji Eitimi Anabilim Dalnda
Yksek Lisans tezi olarak kabul edilmitir.
Bakan : Prof. Dr. Mahmut ZCLER
ye : Prof. Dr. H. Gl YAVUZCAN (Danman)
ye : Do. Dr. Serdar YCESU
ye :
ye :
Tarih :12/06/2006
Bu tez, Gazi niversitesi Fen Bilimleri Enstits tez yazm kurallarna uygundur.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
3/113
iii
TEZ BLDRM
Tez iindeki btn bilgilerin etik davran ve akademik kurallar erevesinde elde
edilerek sunulduunu, ayrca tez yazm kuralarna uygun olarak hazrlanan bu
almada orijinal olmayan her trl kaynaa eksiksiz atf yapldn bildiririm.
Murat NDER
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
4/113
iv
YATAY EKSENL RZGR TRBN KANADININ BLGSAYAR
DESTEKL TASARIMI
(Yksek Lisans Tezi)
Murat NDER
GAZ NVERSTES
FEN BLMLER ENSTTS
Mays 2006
ZET
Bu almada yatay eksenli rzgr trbinleri iin istenilen koullara bal
olarak kanat tasarm yapabilecek bir bilgisayar program gelitirilmesi
amalanmtr. Bu amala, yatay eksenli rzgr trbinlerinin aerodinamii ile
ilgili teorik yaklamlar ve kanat eleman momentum teorisine gre kanat
tasarm sistematik olarak incelenmitir. Sonu olarak, yatay eksenli rzgr
trbin kanat tasarm iin Microsoft Visual C#. NET 2.0 tabanl olarak KANAT
SMLATR adl bir program gelitirilmitir. Program, kullanc blge ve
kanat uzunluunu girdii zaman tasarm iin gerekli lleri (kanat kiri
lleri, tahmini g, kanat as) verecek ekilde dzenlenmitir. Program
belirli bir blgedeki rzgr verilerine gre yatay eksenli rzgar trbini kanat
tasarm yapmak isteyenlere fikir verebilecek ve kolaylk salayabilecek
dzeydedir.
Bilim Kodu : 705.1.071Anahtar Kelimeler : Rzgar Trbini, Rzgar Enerjisi, Kanat TasarmSayfa Adedi : 98
Tez Yneticisi : Prof. Dr. H. Gl YAVUZCAN
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
5/113
v
COMPUTER-AIDED DESGN OF HORIZONTAL AXIS WIND TURBINE
BLADE
(M.Sc. Thesis)
Murat NDER
GAZ UNIVERSITY
INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
May 2006
ABSTRACT
This study aims to develop software that will be able to perform blade designs
depending on the desired conditions for horizontal axis wind turbines. To serve
this purpose, theoretical approaches pertaining to aerodynamics of horizontal
axis wind turbines and blade design in terms of blade element momentum
theory were examined systematically. As a result, software called a wing
simulator based Microsoft Visual C#. NET 2.0 was developed for the horizontal
axis wind turbines. The software was designed in a manner that will enable to
give out required measurements (blade chord measurements, estimated power,
blade angle) for the time design when the user inputs local features and blade
length. The program is at a level that will give some insight for those willing to
perform blade design horizontal axis wind turbines according to the wind data
of an area.
Science Code : 705.1.071Key Words :Wind Turbine, Wind Energy, Blade DesignPage Number : 98
Adviser : Prof. Dr. H. Gl YAVUZCAN
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
6/113
vi
TEEKKR
Bu alma srasnda deerli katklarn grdm Danmanm Sayn Prof. Dr. H.
Gl YAVUZCANa ve her zaman bana destek olan aileme kranlarm sunarm.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
7/113
vii
NDEKLER
Sayfa
ZET...........................................................................................................................iv
ABSTRACT..................................................................................................................v
TEEKKR.................................................................................................................vi
NDEKLER...........................................................................................................vii
ZELGELERN LSTES...........................................................................................x
EKLLERN LSTES...............................................................................................xi
RESMLERN LSTES.xii
HARTALARIN LSTES....xiii
SMGELER VE KISALTMALAR...........................................................................xiv
1. GR........... .1
2. RZGAR ENERJS............................................................................................2
2.1. Giri....................................................................................................................2
2.2. Rzgar Enerjisinin Olumlu Ynleri...................................................................2
2.3. Rzgar Enerjisinin Maliyeti...............................................................................3
2.4. Rzgar Enerjisinin Maliyetini Etkileyen Faktrler............................................4
2.4.1. Rzgar hz ve rzgar tarlasnn bykl.............................................4
2.4.2. evresel maliyetler..................................................................................4
2.4.3. Faiz oran.................................................................................................5
2.5. Dnya Rzgar Enerjisi Potansiyeli....................................................................5
2.6. Trkiyedeki Rzgar Enerji Potansiyeli............................................................6
3. RZGAR TRBNLER.......................................................................................11
3.1. Yatay Eksenli Rzgar Trbinleri.....................................................................11
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
8/113
viii
Sayfa
3.1.1. nden rzgar alan trbinler..................................................................123.1.2. Arkadan rzgar alan trbinler................................................................13
3.2. Dey Eksenli Rzgar Trbini.........................................................................13
3.3. Rzgar Trbinlerinin Yapsal zellikleri........................................................13
4. KANAT TASARIMINDAK AERODNAMK ESASLAR.................................15
4.1. Srkleme ve Kaldrma Kuvveti.....................................................................15
4.2. Gelitirilmi olan Modeller..............................................................................16
4.3. deal Disk Teorisi ve Betz Limiti.....................................................................16
4.4. Genel Momentum Teorisi................................................................................21
4.5. Kanat Eleman Teorisi.....................................................................................30
4.6. Kanat Eleman Momentum Teorisi.................................................................34
5. KANAT TASARIMI..............................................................................................38
5.1. Genel................................................................................................................38
5.2. U Kayplar.....................................................................................................38
5.3. Kanat Seimi....................................................................................................39
5.4. Kanada likin Hesaplamalar...........................................................................41
6. KANAT TASARIMI GELTRLEN BLGSAYAR PROGRAMI...................436.1. Genel................................................................................................................43
6.2. Kanat Simlasyonu..........................................................................................44
6.3. Kanat Simlatr Programyla Kanat Tasarm...............................................47
7. SONU VE NERLER........................................................................................52
KAYNAKLAR...........................................................................................................54
EKLER.......................................................................................................................56
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
9/113
ix
Sayfa
EK-1 Kanat simlatr programnn kodlar..............................................................57
ZGEM................................................................................................................98
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
10/113
x
ZELGELERN LSTES
izelge Sayfa
izelge 2.1 Elektrik retim maliyetleri ...3
izelge 2.2 Dnyadaki mevcut rzgar kurulu gcnn lkelere gre dalm.. 5
izelge 2.3. Trkiyedeki kurulu gcn yllar itibari ile geliimi6
izelge 2.4 Trkiyenin corafi blgelerindeki ortalama rzgar hzlar .................6izelge 2.5 Trkiye Rzgar Atlasnda nemli grlen baz blgelere ilikinMmmmmm veriler8
izelge 2.6 Trkiyedeki rzgar santrali projeleri .......................................................9
izelge 3.1. Baz yatay ve dey eksenli rzgar trbin tipleri ve kullanmMmmmm yerleri ve amalar...13
izelge 6.1. Programn veri tabannda kullanlmak zere seilen kanat modelleri
ve bu modele ilikin hesaplanan Reynolds says deerleri....................49
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
11/113
xi
EKLLERN LSTES
ekil Sayfa
ekil 4.1. Kanada etki eden kaldrma ve srkleme kuvveti basit gsterimi.15
ekil 4.2. Akm tpndeki hareketli diskten geen idealletirilmi ak....17
ekil 4.3. Akm tp boyunca hz ve basn dalm....20
ekil 4.4. Rotordan geen akn akm tpndeki geometrisi.22
ekil 4.5. U hz oranna gre g katsaysnn gsterimi..30ekil 4.6. Kanat elemanlarnn ematik gsterimi..31
ekil 4.7. Kanat kirii..31
ekil 5.1. Kanat alar41
ekil 6.1 Kanat simlatr programn akemas.....45
ekil 6.2. Programn ara yz.46
ekil 6.3. Programn girdileri..47
ekil 6.4. nerilen kanat tipleri......48
ekil 6.5. Seilen kanat tipleri....48
ekil 6.6. Programn kt grnts......50
ekil 6.7 Grafik kts....51
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
12/113
xii
RESMLERN LSTES
Resim Sayfa
Resim 3.1. (a) nden rzgar alan yatay eksenli trbin (b) Arkadan rzgralan yatay eksenli trbin.12
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
13/113
xiii
HARTALARIN LSTES
Harita Sayfa
Harita 2.1. Trkiye rzgar atlas.......7
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
14/113
xiv
SMGELER VE KISALTMALAR
Bu almada kullanlm olan baz simgeler aklamalar ile birlikte aada
sunulmutur.
Simgeler Aklama
m Rotor dzleminden geen havann debisi, m3/s
Hava younluu
Rzgr trbindeki rotorun asal hz, m/s
Grnr rzgr as
Hcum as
Kanadn hcum as
Kanat as
U hz oran
opt,i i. kanat eleman iin grnr rzgar asr Yerel u hz oran
r,i i. kanat eleman iin u hz oran
a Rotor dzlemindeki eksenel ak faktr
A Rzgr trbinindeki rotorun alan, m2
B Rotordaki kanat says
c Kanat kiri uzunluu, m
Cd Kanadn srkleme katsaysci i. kanat elemann kiri uzunluu, m
CL Kanadn kaldrma katsays
Cp Rzgr trbini rotorunun g katsays
F U kayp faktr
Fi i. kanat eleman iin kayp faktr
H1 Rotor gerisi ile trbin gerisindeki alanarasndaki Bernoulli sabiti
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
15/113
xv
Simgeler Aklama
Ho Serbest rzgr ile rotorun n arasndakiBernoulli sabiti
N Jeneratr verimi
Ne trbinin retecei tahmini g, W
P rzgr trbini rotorundan kan g, W
p rotor dzlemindeki basn dmesi, Pa
pd rotor gerisindeki havann basnc, Pa
po trbin nndeki havann basnc, Papu rotor nndeki havann basnc, Pa
Q rotorun dndrme momenti, Nm
r rotordaki radyal mesafe, m
R Rzgr trbini rotorunun yarap, m
ri kanat yarapndaki i. kanat eleman, m
T rotorun itme kuvveti, N
u rotor dzlemindeki eksenel rzgar hz, m/sU serbest akan rzgrn hz, m/s
UR rotor dzlemindeki rzgr hz, m/s
uw trbin gerisindeki eksenel rzgr hz, m/s
Uw rotor gerisinde oluan rzgr hz, m/s
v rotor dzlemindeki hz bileeni, m/s
Va Grnr rzgr hz, m/s
vw trbin gerisindeki radyal rzgr hz, m/sw rotor dzlemindeki asal hz, rad/s
ww trbin gerisindeki asal rzgr hz, rad/s
Re Reynolds says
Katlk katsays
Urel bal rzgr hz, m/s
b rotor gerisindeki eksenel ak faktr
Szlme oran
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
16/113
1
1. GR
Gnmzde lkemizin iinde bulunduu enerji darboaz giderek artmaktadr. Enerji
kaynaklar bakmndan yeterli eitlilie sahip olan lkemizde bu kaynaklarn
kullanm yeterli deildir. Bu nedenle lkemiz enerji ithalat eden konumundadr.
2000 ylnda Trkiyenin ihtiya duyduu elektrik enerjisi 128 500 GWh iken bu
miktarn 3 800 GWhni yurtdndan ithal etmitir. lkemizin gelimekte olan sanayi
ye bal olarak yllk enerji talebi % 8 art gstermektedir [1]. Bundan dolay da
baml olmayan enerji kaynaklarna doru araylar balamtr. Bunlardan birisi de
rzgr teknolojisidir. Son dnemlerde rzgr enerjisi teknolojisi hzla ilerlemektedir.
Rzgrdan maksimum derecede enerji elde etmek iin aerodinamik esaslara uygun
tasarm yaplmas gereklidir.
Bu almada, aerodinamik esaslar ve kanat eleman tasarm esaslar nda
istenilen blge ya da rzgr koullarna bal olarak yatay eksenli rzgr trbinleri
iin pratik ve grsellik tayan bir kanat tasarm program gelitirilmesi
amalanmtr. Sz konusu program ile konuya ilgi duyabilecek kullanclara yeterli
bilgi sunup kolay hesaplama ve karlatrma yapabilecekleri bir alt yap
oluturulmas hedeflenmitir.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
17/113
2
2. RZGR ENERJS
2.1. Giri
Bilindii zere dnyadaki enerji kaynaklarnn tamam gne tarafndan
oluturulmaktadr. Rzgr; gne enerjisinin yeryzne ulamas sonucunda ortaya
kan bir doa kuvvetidir. Gne tarafndan dnyaya gnderilen enerjinin yaklak
%1-2si rzgr enerjisidir [2]. Karalarn, denizlerin ve atmosferin kendine zg
zgl slar vardr. Bulunduklar corafik konumlara gre slar deimektedir.
Yzeyde oluan scaklk fark, basn farkllklarna bunun sonucu da rzgr
oluumuna neden olur. Yksek basntan, dk basnca hareket eden havaya rzgr
denir. Gnmzde rzgr enerjisi teknolojisi hzla ilerlemektedir. Rzgr
enerjisinden elektrik retiminin maliyeti, geleneksel elektrik enerjisi retim
maliyetleri ile rekabet edebilir duruma gelmitir.
2.2. Rzgr Enerjisinin Olumlu Ynleri
Rzgr enerjisi doal, yenilenebilir, temiz bir enerji kaynadr. Rzgr enerjisinin
baz stnlkleri aada sralanmtr.
a) Enerji girdisi olarak kullanlan fosil yaktlardan tasarruf salar.b) Atmosferde bol ve serbest olarak bulunur.
c) Rzgr trbinlerinin zerine kurulduu alanlarn hayvanclkta v.b. gibi kullanmmmkndr.
d) Hammaddenin zamanla tkenmesi sz konusu deildir.e) Rzgr santralleri iin gerekli olan projeler basit ve rzgr trbinlerin bakmkolaydr.
f) Rzgr teknolojisi giderek ucuzlamaktadr.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
18/113
3
Fakat rzgrn devaml olmamas ve rzgr santralinin ilk yatrm maliyetinin
nispeten yksek olmas rzgr enerjisinin olumsuz ynleri olarak gze arpmaktadr.
2.3. Rzgr Enerjisinin Maliyeti
Rzgr enerjisinin maliyeti, teknolojideki gelimelerle beraber azalmaktadr.
Gnmzde rzgr santralleri kullanmda olan konvansiyonel enerji teknolojileri ile
rekabet edebilecek duruma gelmitir. Rzgr enerjisi santrallerinde nemli olan bir
nokta ise santral kurulduktan sonra sadece bakm ve onarm masraflarnn olmasdr.
Hammadde iin herhangi bir deme sz konusu deildir. Gelien teknoloji ile birlikte
rzgrdan elde enerjinin maliyeti dmektedir [3]. Daha nce rzgr trbinlerinin
yaklak 3000 $/kW olan yatrm maliyeti, gnmzde sistemlerin verimliliinin
artmasndan dolay 980 $/kW civarlarna dmtr [4]. Bunun sonucu elektriin
birim retim maliyeti 20 cent/kWhden 7 cent/kWhya inmitir. retici firmalar
bugn dk hzlarda (20m/s) bile elektrik retimi
yaparak maliyetleri indirdiklerini ifade etmektedirler [4].
Farkl enerji kaynaklar ile kurulan enerji santrallerin birim sistem maliyetleri ve
birim enerji maliyetleri karlatrmal olarak izelge 2.1de verilmitir. izelgeden
de grld zere doalgaz santrallerinin birim maliyeti en dktr. Ancak sz
konusu santrallerde hammaddenin da baml olduu unutulmamaldr.
izelge 2.1. Elektrik retim maliyetleri [4]
Kaynak Birim Sistem Maliyeti ($/kWh) Birim Enerji Maliyet (cent/kWh)
Termik Santral (kmr) 1200-1369 4,8-5,5Doal Gaz santrali 500-600 3,9-4,4Rzgar Santrali 1000-1100 4,0-6,0Gne Pili 3000-6000 25,0-100,0Nkleer Santral 3500-4000 11,1-14,5Hidroelektrik Santral 800-1000 5,1-11,3
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
19/113
4
2.4. Rzgr Enerjisinin Maliyetini Etkileyen Faktrler
Rzgrdan elde edilen enerjinin birim maliyeti etkileyen faktrler rzgr hz, rzgr
tarlasnn bykl, evresel maliyetler ve faiz orandr.
2.4.1 Rzgr hz ve rzgr tarlasnn bykl
Rzgrdan elde edilecek enerjinin miktar rzgr hznn kp ile orantl olarak
deiir. Bundan dolay hzdaki deiim enerji retim miktar ve birim enerji
maliyetinde deiimlere yol aar. Corafik olarak rzgr hznn yksek olabileceiyerler;
a) Yalarn srekli, esen rzgrlara paralel olduu vadiler,b) Yksek, engebesiz tepe ve platolar,c) Yksek basn gradyanl geni dzlkler ve srekli rzgr alan az eimlivadilerdir [5].
2.4.2. evresel maliyetler
retilen elektrik enerjisinin gerek maliyetini belirlemek iin retim esnasnda
evreye verilen kirlilik ve sosyal maliyetler hesaba katlmaldr. nsan sal ve
evresi zerinde olumsuz etkileri olan bu maliyete sosyal maliyet ad verilmektedir.
Fakat bu maliyetler henz enerji maliyetlerinde hesaba katlmamaktadr. rnekolarak petrol karma srasnda yeralt sularnn kirlenmesi, nkleer santrallerde
mrn tamamlayan atklarn saklanmas, kmr karmak iin yaplan madenciliin
evreyi kirletmesi gz ard edilemez. Bundan dolay rzgr enerjisi evre dostu bir
enerji kayna saylabilmektedir. Enerji retimi srasnda zararl emisyon oluturmaz.
Dier evresel ve sosyal maliyetler elektrik retimi maliyetine dhil edilirse rzgr
enerjisi teknolojisi dier enerji teknolojileri ile daha fazla rekabet edebilir [3].
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
20/113
5
2.4.3. Faiz oran
Rzgr enerjisi ilk yatrm maliyeti yksek bir teknolojidir. Santralin ilk yatrm
maliyeti olarak paralarn retimi veya satn alnmas, santralin kurulmas v.b.
maliyetleri ierir. Bundan dolay ilk yatrmda uygulanan faiz oran geri demede
nemlidir.
2.5. Dnya Rzgr Enerjisi Potansiyeli
Rzgr, sahip olduu kinetik enerji nedeniyle doal bir enerji potansiyeline sahiptir.Fakat dnyann sahip olduu toplam rzgr enerjisini tahmin etmek olduka zordur.
izelge 2.2de 2002 itibari ile dnyadaki mevcut kurulu rzgar gcnn lkelere
gre dalm gsterilmitir. izelge 2.2ye gre trbin teknolojisinde Avrupa
lkeleri ve Amerika Birleik Devletleri lider konumdadr. Bunun temel nedeni sz
konusu lkelerin rzgr teknolojilerini 1960l yllardan bu yana srekli olarak
gelitirmeleridir.
izelge 2.2 Dnyadaki mevcut rzgar kurulu gcnn lkelere gre dalm [6]
No lke Kurulu G (MW) No lke Kurulu G (MW)1 Almanya 11968 24 Kosta Rika 712 spanya 5043 25 Belika 453 USA 4674 26 Ukrayna 444 Danimarka 2880 27 Finlandiya 395 Hindistan 1702 28 Letonya 246 talya 806 29 Brezilya 197 Hollanda 727 30 Trkiye 158 ngiltere 570 31 Lksemburg 14
9 Japonya 486 32 Arjantin 1210 in 473 33 ek cumhuriyeti 1111 Yunanistan 462 34 ran 1112 sve 372 35 Tunus 813 Kanada 270 36 srail 814 Portekiz 204 37 Rusya 715 Fransa 183 38 Gney Kore 616 rlanda 167 39 svire 517 Avustralya 143 40 Meksika 518 Avusturya 130 41 skoya 719 Msr 125 42 Sri Lanka 220 Norve 97 43 rdn 121 Yeni Zelanda 82 44 Romanya 122 Fas 54 45 Dier lkeler 12
23 Polonya 54 46 Toplam 32039
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
21/113
6
2.6. Trkiyedeki Rzgr Enerjisi Potansiyeli
Trkiye elektrik enerjisi retimi asndan sorun yaayan bir lkedir. u an lkenin
iinde bulunduu darboazn gelecekte de devam etmesi muhtemel gzkmektedir.
Bu nedenle iin yeni ve ucuz enerji kaynaklarna ihtiya duyulmaktadr. Rzgr
enerjisi de bunlardan biridir. Trkiye, Avrupa lkeleri ile edeer dzeyde rzgr
enerjisi potansiyeline sahiptir. lkemizin teorik olarak 83000 MWlk rzgr enerjisi
potansiyeline sahip olduu tahmin edilmektedir. Genel olarak Marmara, Ege,
Bozcaada, Gkeada, Sinop ve skenderun Trkiyenin rzgr santrali kurmak iin
potansiyeli en yksek olan blgeleridir [7]. Rzgar enerjisinden elde edilen enerjinin
dier kaynaklardan elde edilen enerji ile yllara gre karlatrlmas izelge 2.3de
verilmitir.
izelge 2.3 Trkiyedeki kurulu gcn yllar itibari ile geliimi [8]
Yl Termik(MW) Hidrolik(MW) Rzgar Enerjisi(MW) Toplam(MW)1985 5229,3 3874,8 15 9119,11990 9535,8 6764,3 15 16315,1
1995 11074,0 9862,8 15 20951,81999 15555,9 10573,2 19 26148,1
Trkiyenin corafi blgelerindeki ortalama rzgar hzlar izelge 2.4de, tm lke
iin oluturulan rzgar atlas ise ekil 2.1de gsterilmitir [9].
izelge 2.4. Trkiyenin corafi blgelerindeki ortalama rzgar hzlar [7]
Blge Ad Ort. Rzgr Hz (m/s)Akdeniz 2,45
Anadolu 2,46Ege 2,65Karadeniz 2,38Dou Anadolu 2,12Gneydou Anadolu 2,69Marmara 3,29
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
22/113
Harita 2.1. Trkiye rzgar atlas [9]
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
23/113
8
Devlet Meteoroloji leri Genel Mdrlnce lm yaplmakta olan
istasyonlardan rzgar iddeti olarak nemli grlenlere ilikin baz veriler izelge
2.4de verilmitir. Bu alma kapsamnda gerekletirilen bilgisayar programnda,
izelge 2.5de belirtilen 17 blge dikkate alnmtr. Bunun temel nedeni sz konusu
17 blgede rzgr enerjisi santrali kurmann verimlilik asndan en uygun
olacann dnlmesidir.
izelge 2.5. Trkiye Rzgar Atlasnda nemli grlen baz blgelere ilikin bazmmmmmmmcorafi veriler [9]
No stasyonad
Enlem Boylam Ykseklik
(m)
lm zamanAral
OrtalamaRzgrhz (m/s)
1 Amasra 4104502N 3202303E 73 1989-1998 5,22 Bandrma 4001954N 2705956E 58 1989-1998 4,03 Bergama 3900730N 2701115E 53 1989-1998 3,04 Bozcada 3905000N 2600425E 28 1989-1998 5,85 Cihanbeyli 3803903N 3205523E 969 1989-1998 2,96 anakkale 4000833N 2602400E 6 1989-1998 3,77 Diyarbakr 3705421N 4001208E 677 1989-1998 2,88 Erzurum 3905705N 4101021E 1758 1989-1998 2,8
9 Gney 3800907N 2900334E 805 1989-1998 4,310 psala 4005506N 2602251E 10 1989-1998 2,911 Karata 3603411N 3502329E 22 1989-1998 3,112 Mardin 3701850N 4004337E 1050 1989-1998 3,913 Pnarba 3804333N 3602330E 1500 1989-1998 3,914 Sinop 4200151N 3500918E 32 1989-1998 2,915 Siverek 3704520N 3902000E 801 1989-1998 2,916 Suehri 4000947N 3800426E 1163 1989-1998 3,217 ile 4101013N 2903605E 31 1989-1998 3,4
Trkiyede bugne kadar gerekletirilmi ve gerekletirilmesi planlanan rzgarenerjisi santrallerine ilikin bilgiler de izelge 2.6de verilmitir.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
24/113
9
No Projenin Ad Projeyi gelitiren firma Yer Kurulu G(MW)Yaplm olan projeler1 Germiyan R. S. Delta Plastik eme Germiyan 1,52 eme Alaat R.S. Ares A.. zmir-eme-Alaat 7,23 Bozcaada R.S. Demirer Holding A.. anakkale 10,2Devlet Planlama Tekilatnn kararn bekleyen projeler4 Kacada R.S. AS Makinsan anakkale 50,45 anakkale R.S. AS Makinsan anakkale 306 Mazda R.S. Demirer Holding A.. zmir-eme-Alaat 39Fizibilite almalar tamamlanan projeler7 Akhisar R.S. Ak-En (Sasanaat) Manisa-Akhisar 128 Akhisar R.S. Demirer Holding A.. Manisa-Akhisar 309 Bandrma R.S. Atlantis Ticaret Balkesir-Bandrma 1510 Beyoba R.S. Atlantis Ticaret Manisa-Akhisar-Beyoba 7,9211 eme R.S. Proton zmir-eme 1212 Data R.S. Demirer Holding A.. Mula-Data 28,813 Data R.S. Atlantis Ticaret Mula-Data 12,5414 ntepe R.S. Interwind anakkale-ntepe 1215 ntepe R.S. Interwind anakkale-ntepe 3016 Karaburun R.S. Atlantis Ticaret zmir-Karaburun 22,517 Yalkavak R.S. Atlantis Ticaret Mula-Bodrum-Yalkavak 7,92Fizibilitesi raporunun yenilenmesi beklenen projeler18 Gkeada R.S. Simelko anakkale-Gkeada 5Fizibilite raporu bekleyen santral planlar
19 Belen R.S. Teknik Ticaret Hatay-Belen 20-3020 eres R.S. Interwind zmir-eme 18-25,521 Ekinli R.S. Deryalar Ltd. Bandrma-Karacabey 39,522 Gzeyler R.S. Enda Enerji retim A.. zmir-eme 50,423 Hacmerli R.S. Demirer Holding A.. zmir-Hacmerli 4524 Kapda R.S. AS Makinsan Balkesir-Erdek 20-3525 Karabiga R.S. AS Makinsan anakkale-Karabiga 15-5026 Kocaali R.S. Derin Ltd Tekirda-arky 31,227 Kocada R.S. Mage A.. zmir-eme-Kocada 26,2528 Kumkale R.S. Demirer Holding A.. zmir-eme 12,629 Lpseki R.S. Atlantis Ticaret anakkale-Lapseki 1530 Mazda2 R.S. Demirer Holding A.. zmir-eme 90
31 Mazda3 R.S. Yapsan Ltd. zmir-eme 39,632 Paaliman R.S. AS Makinsan Marmara-Kapda 933 enky R.S. Akfrat A.. Hatay-enky 1234 Seyitali R.S. Derin Ltd. zmir-Aliaa 5135 Tatepe R.S. Fora A.. Bandrma-Tatepe 37,836 Topda R.S. Derin Ltd. Sinop 3337 Yaylaky R.S. Mage A.. zmir-Karaburun 1538 Yellice Belen R.S. AS Makinsan Hatay-Belen-Yellice 70-10039 Yeniarkan R.S. Yapsan naat Ltd. zmir-Aliaa-Bahedere 5440 Zeytinba R.S. Deryalar Ltd. Bursa-Zeytinba 30-60
izelge 2.6. Trkiyedeki rzgar santrali projeleri [6,9]
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
25/113
10
Trkiyedeki zel sektre ait olan rzgr santralinin zellikleri ise unlardr: eme-
Alaat rzgar iftliinde; 600 kWlk, rotor ap 44 m olan 12 adet Vestas V 44
rzgar trbini, eme-Germiyan rzgar iftliinde; 500 kWlk, rotor ap 40,3 m
olan 3 adet Enercon 40 rzgar trbini, anakkale-Bozcaada rzgar iftliinde; 600
kWlk, rotor ap 44 m olan 17 adet Enercon 40 rzgar trbini vardr [10].
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
26/113
11
3. RZGR TRBNLER
Rzgr trbinleri, rzgrn dndrme kuvvetini kanatlar yardmyla elektrik
enerjisine eviren sistemlerdir. Havann zgl ktlesi olduka az olduundan
rzgrdan elde edilecek enerji esas olarak rzgr hzna baldr. Rzgr hz
ykseklikle, gc ise hznn kp doru ile orantl olarak artar. Rzgr santrali
kurulmas planlanan bir blgenin en az bir yllk rzgr lmlerinin yaplmas
tavsiye edilmektedir. Ortalama rzgr hz topografik zeliklere gre yldan yla
deiiklik gsterebilir. Rzgr hzndaki deiliklerden dolay, rzgrdan elde
edilecek olan enerji potansiyeli de deiiklik gsterir. Bu yzden belli bir blgede,
rzgrdan retilecek elektrik enerjisinin planlanan retim miktar belirlenirken, yllk
ortalama rzgr hz, Weibull dalm ile hesaplanm rzgr hz dalmnn
kullanlmas daha uygundur [2]. Fakat bu almada trbin tasarm srasnda
ortalama rzgr hz kullanlmtr. Rzgr trbinleri ana milin dn eksenine gre
yatay eksenli veya dey eksenli olarak imal edilebilir. Bu iki tipten yaygn olarak
kullanlan yatay eksenli trbinlerdir.
3.1.Yatay Eksenli Rzgr Trbinleri
Rotorlar yzeye paralel olan trbinlerdir. Geleneksel bir kullanm imkn sunar.
Maksimum g elde etmek iin rotorlar rzgra dik konumlandrlmaldr. Yatay
eksenli rzgr trbinleri nden rzgr alan ve arkadan rzgr alan olmak zere iki
ekilde imal edilirler.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
27/113
12
(a) (b)
Resim 3.1. (a) nden rzgar alan yatay eksenli trbin, (b) Arkadan rzgr alan yataymmmmmmeksenli trbin
3.1.1. nden rzgr alan trbinler
Rotorun yz rzgra doru konumlandrlm olan trbinlerdir. Daha yaygn olarak
kullanlr. nk bu trbinlerde jeneratrn arkasna yani rotora doru yapaca
glgeleme etkisi ortadan kalkm olur. Fakat kulenin nnde ihmal edilebilecek
dzeyde bir rzgr glgelemesi oluur. Kanatlar kuleye gre eilimli
konumlandrlrlar. Kulenin silindirik yaplmas bile kanadn kuleden her geiinde
trbinin rettii gc azaltr. Bundan dolay kanatlarn sert malzemeden yaplmas ve
kuleye gre biraz uzakta konumlandrlmas daha uygun olmaktadr.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
28/113
13
3.1.2. Arkadan Rzgr alan trbinler
Bu trbinlerde ise rotor trbinin arkasnda olacak ekilde konumlandrlmtr. Fakat
trbin rotora perdeleme etkisi yapt iin kullanm yaygn deildir [5].
3.2. Dey Eksenli Rzgr Trbini
Dey eksenli trbinlerde, kanatlarn i bkey ve d bkey yzeyleri arasndaki
ekme kuvveti fark nedeniyle dnme hareketi olumaktadr. Bu trbinlerin dnme
eksenleri deydir. alma basitliinden dolay kullanlan en eski rzgr trbini
eididir. Dey eksenli rzgr trbinleri, yatay eksenli rzgr trbinlerine gre daha
dk verime sahiptir [5].
izelge 3.1de ise baz rzgar trbinlerinin zellikleri verilmitir.
izelge 3.1. Baz yatay ve dey eksenli rzgar trbin tipleri ve kullanm amalarccccccccccc[11]
Rotor Tipi (kanat uhz oran)
Cp(G Katsays)
Kullanm Amalar
Pervane Tipi 3-10 0,42-0,57 Elektrik retimiDarrieus Tipi 5-6 0,40 Elektrik retimiCyclogiro Tipi 3-4 0,45 Elektrik ret. veya su pomp.Fan Tipi 1 0,3 Su Pompalamaok Kanatl Tip 3-4 0,35 Elektrik ret. veya su pomp.Yelken Kanat Tipi 4 0,35 Elektrik ret. veya su pomp.Savonious Tipi 1 0,15 Su PompalamaHollanda Tipi 2-3 0,17 Su Pomp. veya deirmen
3.3. Rzgr Trbinlerinin Yapsal zellikleri
Rzgr trbinin rotoru, evredeki engellerin (ev, aa v.b.) rzgr hzn kesmeyecek
ykseklikte konumlandrlmaldr. Tepelerin st arka ksmlar trblans nedeniyle
konumlandrma iin uygun deildir. Malzeme ve iilik maliyetleri gz nnde
bulundurarak trbinlerin enerji nakil hatlarnn yaknna yerletirilmesi gerekir.
Rotorun dn hz sistemin yapsna gre sabit veya deiken olabilir. Modernrzgr trbinlerinde rotor gbekleri yerden 2575 m ykseklikte bir kule zerinde
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
29/113
14
bulunur. Kuleler konstrksiyonun salaml asndan elik kafes ya da elik
silindirden yaplrlar.
Rzgr trbinlerinin kanatlar ise polyester ile kuvvetlendirilmi fiberglas veya
epoxy ile glendirilmi fiber karbondan yaplmakta ve elik omurga ile
desteklenmektedir. Kanatlardaki gcn kontrol iin yntem kullanlmaktadr.
a) Kanat as kontrol (pitch kontrol) ad verilen kontrol ynteminde kanat alarkontrol sistemi tarafndan ayarlanmaktadr. Sistem jeneratrden gelen sinyal ile
almaktadr. Jeneratr gc nominal gcn stne kt zaman rotor kanatlar
kendi ekseni etrafnda dnerek ve gelen rzgara gre kanadn hcum asn
deitirerek aerodinamik kuvvetleri azaltr. Bylece frenleme veya durdurma
gerekletirilir, trbinin g k azaltlm olur.
b) Stall kontrol ynteminde ise ayarlanacak hareketli para yoktur. Hava akmnnaz veya hcum asnn fazla olmas dolaysyla pervane kanadnn kaldrma
kuvvetinin azalp havada asl kalmayacak hale gelmesine stall kontrol denir. Rotorkanadn doal aerodinamik zellii ile durdurulur.
c) Pitch kontrol ve stall kontroln birleimi olarak gerekletirilen aktif stallkontrol sistemidir.
Rzgr trbinlerinin mr, trbin kalitesine ve yerel iklim zelliklerine gre 20 ile
25 yl arasnda deimektedir. Rotor yksekliindeki trblans younluu ve bundan
dolay oluacak mekanik yorulma, trbin mrn etkileyen nemli faktrlerdir.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
30/113
15
4. KANAT TASARIMININ AERODNAMK ESASLARI
4.1. Srkleme ve Kaldrma Kuvveti
Gnmzde rzgr trbinlerinin kanat tasarm yaplrken, etkili olan iki nemli
aerodinamik kuvvet bulunmaktadr. Bu kuvvetler kanadn srkleme ve kaldrma
kuvvetleridir [12]. Kanadn srkleme kuvveti, kanada ak ynnde etkiyen
kuvvettir. rnek olarak, kanat yapsn dz bir plaka olarak dnrsek plaka stnde
oluacak maksimum srkleme kuvveti plakann ak ynne 900 derece dik
konumlandrld zaman olumaktadr. Minimum srkleme kuvveti ise, kanat ak
ynne paralel olarak konumlandrld meydana gelir. deal bir kanatta srkleme
kuvvetinin az olmas tercih edilir. ekil 4.1de kanat stndeki kaldrma srkleme
kuvvetinin etkisi gsterilmitir.
ekil 4.1. Kanada etki eden kaldrma ve srkleme kuvveti basit gsterimi
Srkleme kuvvetini minimuma indirmek iin kanat tasarmnda yamur damlasn
andran tasarmlar yaplmaktadr. Bunlara ak hatl cisimler ad verilir. Kanadn
kaldrma kuvveti ise, kanada ak ynne dik olarak etkiyen kuvvettir. rnek olarak
uaklarn havalanmas kanadn kaldrma kuvveti ile salanmaktadr. Maksimum
kaldrma kuvveti kanat ak ynne paralel konumlandrldnda meydana gelir.
deal bir kanat tasarmnda kaldrma kuvvetinin yksek olmas tercih edilir. Havann
ak ynne gre, kanat ile yapaca alardan dolay ak iddeti artar. Artan ak
iddetinden dolay dk basnl blgeler oluur. Bu blgelere akalt (downstream)
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
31/113
16
denir. Dolaysyla, hava ak hz ile basn arasnda bir iliki vardr. Yani hava ak
hz hzlandka basn der, hava ak yavaladka basn artar. Bu ilikiye
Bernoulli etkisi denir. Bu iliki sonucunda, kanat zerinde kaldrma kuvveti
olumu olur [12].
4.2. Gelitirilmi Olan Modeller
Rzgr trbini retimi iin gelitirilen modeller g tahmini iin nem tamaktadr.
deal disk teorisi gelitirilmi olan ilk teorilerdendir. Bu teoride koullar ideal olarak
dnlmtr. Bu teorinin temelinde sonsuz sayda kanada sahip ve sfr kalnlkta
bir rotor bulunmaktadr [7, 13, 14].
Kanat Eleman Momentum Teorisi ise deal Disk Teorisi ve Kanat Eleman
Teorisinin birleimidir [13]. u anda geerlilii olan bir teoridir. Kanat Eleman
Teorisi ile kanatlarn ekli tanmlanabilir ve kanattaki diferansiyel (erisel) ksmn
analizi yaplabilir. Glauert ise akm tp analizini kullanarak tek boyutlu momentum
teorisi ve Kanat Eleman Teorisini kullanarak kendi modelini gelitirmitir [15].Yukarda bahsedilen teorilerde 2 boyutlu ak olduu kabul edilerek analizler
yaplmtr.
Prandtl ise kanatlar iin Kaldrma izgisi Teorisini gelitirmitir. Bu model ile
yatay eksenli rzgr trbinlerinin performans tahmininde yeni bir boyut ortaya
kmtr. Kaldrma izgisi teorisi, kanat zerindeki kaldrmann dalmnn
hesaplanmas iin gelitirilmi yoldur. Kaldrma yzeyleri metodu ise karmak
kanat ekilleri iin yararl bir hesaplamadr. Deiik serbest rzgr hzlar iin
yaplan dier bir alma ise Girdap Teorisi dir [13].
4.3. deal Disk Teorisi ve Betz Limiti
Rzgrdan enerji elde etmek iin kurulacak trbinin boyutlar aerodinamik yap ile
dorudan ilikilidir. Sistem ne kadar ideal olursa olsun rzgrdan elde edilecek
enerjinin bir st limiti vardr. Betz tarafndan 19191926 ylnda belirlenen bu limite
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
32/113
17
Betz limiti denir [11, 16, 17, 14]. Betz sz konusu teoriyi hesaplarken hareketli
diskin nnde, zerinde ve gerisindeki hava akmlar iin enerjinin korunumu
kanunlarn kullanmtr. Betzin ideal disk teorisine gre;
Diskten geen havann ak hz, disk alannn her noktasnda eit olmasna ramen
basn ani olarak der. Bu basn farkndan dolay diskin hareket enerjisi artm
olur. Betz teoremine gre hesaplama yaplrken, akn srekli, homojen ve
sktrlamaz olduu, disk zerindeki basn deiiminin disk zerindeki her noktada
ayn olduu, sonsuz sayda kanat olduu ve diskin nnde ve arkasnda trblans
olmad kabullenilmektedir.
deal disk teorisinin analizi, kontrol hacmi alnarak yaplr. Burada kontrol hacminin
snrlar ekilde gsterildii gibi akm tpnn snrlar ve akm tpnn iki ucudur
(ekil 4.2).
ekil 4.2. Akm tpndeki hareketli diskten geen idealletirilmi ak [7,16]
Burada diskin iinden geen hava ak hznn srekli olduu varsaylrsa;
2 3 RU U U= = (4.1)
yazlr. Sabit debili bir akta diskten geen havann debisi ise;
Rm AU= (4.2)
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
33/113
18
olur. Tm sistemi evreleyen kontrol hacminde lineer momentumun korunumu ilkesi
uygulanr, bylece kontrol hacminin ierisindeki net kuvvetler bulunur. Bernoulli
fonksiyonu, hareketli diskin her iki tarafndaki kontrol hacminde de kullanlabilir.
Serbest ak ve rotorun n taraf arasnda ve rotorun arka taraf ile oluan dalga
arasnda srasyla Bernoulli fonksiyonu uygulanrsa;
2 21 1
2 2o u R p U p U + = + (4.3)
2 21 12 2d R O w
p U p U + = + (4.4)
Burada T rotordaki rzgr kuvvetidir ve itme kuvveti olarak adlandrlmaktadr. tme
kuvveti, hareketli diskin her iki tarafndaki kuvvetlerin toplam olarak da aadaki
ekilde ifade edilebilir:
'T Ap= (4.5)
Buradap hareketli disk yzeyindeki basn azalmasn ifade etmektedir.
' ( )u d p p p= (4.6)
E. 4.3 ve E. 4.4 nolu Bernoulli denklemini kullanlarak basn azalmas;
2 21' ( )2 w
p U U
= (4.7)
olarak yazlabilir. E. 4.7, E. 4.5 nolu eitlikte kullanrsa;
2 21 ( )2
wT A U U = (4.8)
olur. Rotor dzlemindeki hz ise;
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
34/113
19
2w
R
U UU
+= (4.9)
olarak ifade edilebilir. Bylece, rotor dzlemindeki rzgr hz basit bir model
kullanlarak ortalama olarak bulunur. E. 4.9 nolu eitlikten grld gibi hareketli
disk zerindeki ak hz, diskin nndeki ve arkasndaki hzlarn aritmetik
ortalamasdr. E. 4.9 nolu eitlie gre Uw
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
35/113
20
ekil 4.3. Akm tp boyunca hz ve basn dalm [7, 17]
Rotordaki g k (P) ise, itme kuvvetinin ve rotor dzlemindeki rzgr hznn
arpmna eit olarak u ekilde belirlenir;
RP TU= (4.13)
Yazlr. E. 4.8 nolu eitlik E. 4.13 nolu eitlikte kullanlrsa;
2 21 ( )2
w RP A U U U = (4.14)
eitlii elde edilir. Daha nce yazlan E. 4.11 ve E. 4.12 nolu eitliklerden UR ve
Uw deerleri E. 4.14 nolu eitlikte yerine yazlrsa;
2 32 (1 )P Aa a U = (4.15)
eitlii elde edilir. Trbin g katsays ise;
3 21
2
p
Pc
U R
= (4.16)
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
36/113
21
eitlii ile ifade edilebilir. G katsays cp ise, E. 4.15 nolu eitlik E. 4.16 nolu
eitlikte kullanlrsa,
24 (1 )pc a a= (4.17)
haline gelir. Maksimum g katsaysn cp bulmak iin E. 4.17 nolu eitliin trevi
alnp, sfra eitlenirse (a=1/3 olarak alndnda) ;
max
16
( ) 0.592627pc = =
elde edilir. Bulunan bu deer, ideal ortam artlarnda, rzgrdan ekilebilecek
enerjinin teorik olarak en st limitidir [16]. deal alma artlarnda rotor serbest
ekilde akan rzgrn ancak 2/3 nnden faydalanabilir. Fakat pratik kullanmda
istenilen ideal alma artlar salanamayacandan bu limite ulalmas zordur.
Bunun temel nedenleri; rotor gerisindeki dairesel dalgalar, snrl saydaki kanat
says ve kanat u kayplar ile aerodinamik srtnmedir.
4.4. Genel Momentum Teorisi
deal disk teorisi zerine gelitirilen bu teoride kanat arkasndaki ak izgilerinde
akn dner hareket etmedii kabul edilir. Ayrca hareketli diskin yerine trbin
kanatlar bulunmaktadr. Bu durum hzda herhangi bir deime olmadan akta ani
basn dmesine neden olmaktadr. Genellikle, ak, kanat maksimum dndrme
momentine ulanca dngsel hareket alr. Sz konusu dngsel hareket enerji
kaybn ifade etmektedir. Dngsel hareketin etkilerini ieren teoriyi geniletilerek,
eksenel ve radyal bileenlerin deimeden kald zamanda dnel bileenin
bulunmas gerekmektedir.
Akm tp analizi kullanarak, dalga hz ve rotordaki rzgr hz arasndaki iliki
eitliklerle ifade edebilir. Trbin rotorundan geen akn akm tpndeki geometrisi
ekil 4.4de verilmitir.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
37/113
22
ekil 4.4. Rotordan geen akn akm tpndeki geometrisi [7]
ekil 4.4de ekle gre, r rotor dzlemindeki herhangi bir yaraptaki kanat
elemannn mesafesini, u ve v ise aktaki yatay ve dey hzlar gstermektedir. pu
ise i aktaki basnc, p ise rotor dzleminden kan akn asal hzla bal olarak
azalan basnc gstermektedir. Dalgada ise pw basnc, uw eksenel hz ve ww ak
tp ekseninden rw yarap mesafesindeki asal hz gstermektedir.
Rotordaki dairesel eleman iin akn sreklilii uygulanrsa;
urdrdrru www = (4.18)
Pervaneden geen rzgr akn asal momentumunun sabit olduu kabul edilirse;
2 2w ww r wr = (4.19)
Dolaysyla kanat elemann dndrme momenti,
2dQ uwr dA= (4.20)
Olur. Burada 2dA rdr =
Rotor dzlemi
Ak izgileri
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
38/113
23
Bernoulli denklemi, ak tpnde diskten nce ve sonraki enerjiler dnlerek
yazldnda;
21
2o o H p U = +
2 21 ( )2
u p u v= + +
2 2 2 21 1 ( )2
dH p u v w r = + + +
2 2 21 ( )2
w w w w p u w r = + +
Bylece
2 21 1' ( )
2oH H p w r = (4.21)
olur. E. 4.21 nolu eitlik, kanat eleman zerinden geen toplam basntaki azalmay
gstermektedir. Toplam basn ise;
2 2 2 21
1 1( ) ( )
2 2o w w w w op p u U w r H H = + +
2 2 2 2 2 21 1( ) ( ) '2 2
w w wu U w r w r p = + + (4.22)
eitlii ile bulunabilir. Ani basn dn (p) bulmak iin, Bernoulli eitlii
kanadn giri ve k akna uygulanabilir. Kanatlar asal hz ile dnmektedir.
Rotor arkasndaki ak, rotordaki akn dndrme momentinden dolay rotora ters
ynde dner. Bundan dolay kanattaki havann asal hz dan (+w)ya artar
ancak hzn eksenel bileenleri sabit kalr. Bu sonu;
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
39/113
24
2 2 21' [( ) ]2
p w r = +
2( )2
wwr= + (4.23)
eklinde ifade edilebilir. Sonuta, E. 4.23 nolu eitlik ile E. 4.19 ve E. 4.22 nolu
eitlikler birletirilirse, kanat gerisindeki basn d;
2 2 21 ( ) ( )2 2o w w w ww p p u U w r = + + (4.24)
olur. Kanat gerisindeki basn grandyant, aktaki merkezka kuvvetini dengeler ve
aadaki eitlie dntrlr:
2ww w
w
dpw r
dr= (4.25)
E. 4.24 nolu eitliin rw ye gre diferansiyeli alnr ve E. 4.26 nolu eitlie eitlenir.
Diferansiyel eitlik dzlem sonrasndaki eksenel ve dnel hzlara bal olarak
aadaki gibi bulunur;
( ) ( )2 2 21
2w w w w
w w
d dU u w w r
dr dr
= + (4.26)
Daha sonra kanat eleman iin eksenel momentum eitlii aadaki gibi olur.
( ) ( )w w w o w wT u U u dA p p dA = + (4.27)
E. 4.27 nolu eitliin diferansiyeli alnm hali ise aadaki gibidir:
( ) ( )w w w o w wdT u U u dA p p dA = + (4.28)
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
40/113
25
Rotor dzlemindeki basn d, dTaadaki gibi yazlabilir,
'dT p dA= (4.29)
E. 4.23 nolu eitlikteki deer E. 4.29 nolu eitlikte yerine konulursa,
2
2
wdT wr dA
= +
(4.30)
ifadesi elde edilir. Sonu olarak E. 4.18, E. 4.22, E. 4.28 ve E. 4.30 nolueitliklerin birletirilmesiyle;
[ ]2 21 2 2
2
w
w w w w
w
w w
U u u w r u U
+ +
=
(4.31)
Elde edilir. E. 4.18, E. 4.19, E. 4.26 ve E. 4.31 nolu eitliklerin, kanadn itmekuvveti ve dndrme momenti hakknda karar vermeye yeterli olmaktadr. rnek
olarak, eer asal hz ww yarapn (r) fonksiyonu olarak istenirse, E. 4.31 nolu
eitlikten eksenel hz uw bulunur. Sonra E. 4.31 nolu eitlik, E. 4.18 ve E. 4.26
nolu eitliklerle birlikte kullanlarak rotor dzlemindeki eksenel ve dairesel hzlar
bulunabilir. Rotorun itme kuvveti ve dndrme momenti E. 4.30 nolu eitlik ve E.
4.20 nolu eitlikten bulunur. Bu eitliklerin karmaklndan dolay, ak
izgisindeki dngsel hzlar kesin sonular bulmak iin ok kktr bu yzdenihmal edilebilir.
Genel momentum eitliklerinin kesin zm, kanat arkasndaki akn eksen
boyunca dngsel olmad zaman bulunabilir. Bu koullar, dngsel momentumun
wr2 tm radyal elemanlar iin ayn deere sahip olduunda kabul edilir. E. 4.29 nolu
eitliin etkisiyle, eksenel hz, uw eitliin sa taraf sfr olduundan dolay yarap
boyunca sabittir.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
41/113
26
u ve uw eksenel hzlar aadaki gibi yazldnda,
(1 )u U a=
(1 )wu U b=
u ve uw deerlerini veren eitlikler, E. 4.31 nolu eitlikte yerine konulduunda;
( )
( )
2
2
1
12 4
a bba b a
= (4.32)
elde edilir. Yaklak zm iin, varsaymlar yaplr. Asal hz w kanatn asal hz
ile karlatrldnda ok kktr ve bu yzden genel eitlikte w2 ihmal edilerek
basitletirmek mmkndr. Rotor gerisindeki havann basnc pw rotor ncesindeki
ilk basnca po a eittir ve rotor diskten geen basncn azalmas p toplam basn
azalmasna (Ho-H1)eittir. tme kuvveti ve eksenel hz arasndaki iliki basit
momentum teorisi ile ayndr, rotor dzlemindeki eksenel hz u [ )1( aUu = ],
serbest akan rzgrn hzna U cinsinden yazlrsa kanat elemann itme kuvveti, E.
4.33 nolu eitlikteki gibi elde edilir,
2 ( )dT u u U dA =
24 (1 )U a a rdr = (4.33)
E. 4.23 nolu eitlik E. 4.33 nolu eitliin iinde yazlrsa;
'dT p dA=
32 ( )2
wwr dr +
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
42/113
27
Asal akm faktr ' 2a w=
2 34 '(1 ')dT a a r dr = + (4.34)
E. 4.33 ve E. 4.34 nolu eitliklerde verilen itme kuvvetleri iin iki ifade
eitlendiinde, eksenel ak faktr a ve asal ak faktr a arasndaki iliki
bulunur:
2 22
2
(1 )
'(1 ') ra a r
a a U
= = (4.35)
Rotordaki her elemann dndrme momenti E. 4.20 nolu eitlikten bulunur;
2dQ uwr dA=
34 '(1 )U a a r dr = (4.36)
Her radyal eleman iin oluturulan g, dP aadaki eitlikle ifade edilir;
dP dQ= (4.37)
dQ E. 4.36 nolu eitlikten, E. 4.37 nolu eitliin iine yerletirildiinde, lokal u
hz oran r tanmlanrsa, kanattaki her bir radyal eleman iin g,
3 3
2
1 8'(1 )
2r rdP AU a a d
=
(4.38)
eklinde ifade edilir. Her bir halkadaki artan g katsays;
31
2
p
dPdC
U A
= (4.39)
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
43/113
28
eitlii ile ifade edilir. E. 4.38 nolu eitlik E. 4.39 nolu eitliin iinde
konulduunda ve elemantal g katsaysnn gbekteki lokal u hz oranndan h, u
hz oranna kadar integrali alnrsa Cp,
3
2
8'(1 )
h p r r C a a d
= (4.40)
olur. E. 4.40 nolu eitliin integralini almak iin a, a, ve r deikenleri arasndaki
ilikinin bilinmesine ihtiya duyulmaktadr. E. 4.35 nolu eitliin zlerek a, a
cinsinden aadaki gibi yazlr:
( )21 1 4
' 1 12 2 r
a a a
= + + (4.41)
E. 4.40 nolu eitlikteki '(1 )a a deeri maksimum olduu zaman mmkn olan
maksimum g retimi iin aerodinamik koullar meydan gelmektedir.
'(1 )a a terimi E. 4.41 nolu eitliin iine a deerini bulmak iin kullanlrsa ve a
ya gre trevi alnp sfra eitlendiinde:
22 (1 )(4 1)
(1 3 )ra a
a
=
(4.42)
olur. E. 4.24 nolu eitlik E. 4.17 nolu eitliin iine konulursa, her bir halka iin
maksimum g aadaki gibi bulunur;
(1 3 )'
(4 1)
aa
a
=
(4.43)
Eer E. 4.42 nolu eitlik a ya gre arpanlarna ayrlrsa, dr ve da arasndaki
matematiksel eitlik aadaki gibi olur,
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
44/113
29
2
2
6(4 1)(1 2 )2
(1 3 )r r
a ad da
a
=
(4.44)
Daha sonra E. 4.42, E. 4.43, E. 4.44 nolu eitlikler E. 4.40 nolu eitliin iine
yerletirilirse,
2
1
2
,max 2
24 (1 )(1 2 )(1 4 )
(1 3 )
a
p a
a a aC da
a
=
(4.45)
elde edilir. E. 4.42 nolu eitlik kullanlarak;
2 2 2
2
(1 )(1 4 )
(1 3 )
a a
a
=
(4.46)
E. 4.46 nolu eitlikte a2=1/3 olduunda, maksimum g katsaysna ulalm olur.
Eer =5 olarak kabul edilip zm yaplrsa a2=0,3324 ve cpmax ise 0,57 olur.
Genel momentum teorisinin sonular ekil 4.5da verilmitir. Grafikte, nceki
blmde analiz edilen lineer momentuma gre ideal trbin iin Betz limitleri de
gsterilmitir. Sonu olarak u hz oran artka, maksimum g katsaysnn da art
grlmektedir [16].
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
45/113
30
ekil 4.5. U hz oranna gre g katsaysnn gsterimi [7]
4.5. Kanat Eleman Teorisi
Rzgardan maksimum derecede g ekilebilmesi iin rzgar trbinin kanat
yapsnn optimum dzeyde tasarlanmas gereklidir. Glauert almalarnda Betzden
farkl olarak, rotor sonrasnda oluan girdapl akm da hesaba katmtr. Bylece
teori optimum kanat tasarm da nem kazanmtr [17]. Glauertin teorisine gre;
- Hava akm homojen, trblans sz ve sreklidir,- Rotorum gerisinde silindirik bir iz meydana gelmektedir.- Kanatn her bir eleman bir sonraki kanat elemanndan bamsz hareketetmektedir.
- Uygulamada kullanlacak olan profilin karakteristikleri her bir elemana adapteedilmitir.
Kanat eleman teorisi iki ana esasa dayanr. Kanat elemanna etki eden kuvvet ve
momentler; kanat profilindeki kaldrma ve srkleme kuvvetlerine baldr. Her bir
kanat elemannn bamsz hareket etmesi kabulnden dolay her bir kanat eleman
Genel momentum Teorisi
Betz teorisi
U hz oran ()
G Katsays Cp
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
46/113
31
zerine gelen kuvvetler, blgesel rzgr hzlar ile hesaplanr [14]. Kanat eleman
teorisi, hava iindeki hareketinden dolay kanatlarn davrann analiz eden alternatif
bir yntemdir. Bu analizde ekil 4.6de gsterildii gibi, kanadn N tane paraya
veya elemana blnd kabul edilmektedir ve her bir kanat eleman iin kabul
edilen aerodinamik kuvvet, kanat elemanlar iin adapte edilen ayn kesitin uygun
kanat profilindeki kuvvetler olarak dnlmektedir. Her bir elemann davran,
ayn kanadn bitiik elemanlar tarafndan etkilenmez, kanat ucundaki kuvvet kanat
boyunca tm elemanlarndaki kuvvetlerin birbirine eklenmesiyle bulunabilir [7].
Kanat eleman ematik grn ekil 4.6da verilmitir.
ekil 4.6. Kanat elemanlarnn ematik grn
Kanat kiriine etkiyen kuvvetlerin analizi ekil 4.7de gsterilmitir.
ekil 4.7. Kanat kirii
Kiri
Hatt
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
47/113
32
ekil 4.7e dayanlarak aadaki eitlikleri elde etmek mmkndr.
(1 )
sin( )relU a
U
= (4.47)
(1 ) (1 )tan( )
(1 ') (1 ') r
U a a
r a a
= =
+ +(4.48)
21
2
D D reldF C U cdr = (4.49)
21
2 L L reldF C U cdr = (4.50)
cos sinL DdT dF dF = + (4.51)
sin cosL DdL dF dF = (4.52)
Eer rotorda B adet kanat varsa, elemann r mesafesinde etkiyen tm normal ve
teetsel kuvvetler E. 4.51, E. 4.52 nolu eitlikler ile E. 4.47, E. 4.49, ve E. 4.50
nolu eitlikler kullanlarak aadaki ekilde yeniden dzenlenebilir:
21 ( cos sin )2
rel L DdT B U C C cdr = + (4.53)
21 ( sin cos )2
rel L DdL B U C C cdr = (4.54)
Teetsel kuvvetler nedeniyle oluan moment (dL) merkezden r mesafesindeki
almalarda aadaki eitlikle bulunabilir:
dQ rdL= (4.55)
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
48/113
33
Bylece E. 4.54 nolu eitlik E. 4.55 nolu eitlie eklenerek dnme momenti
aadaki ekilde bulunur:
21 ( sin cos )2
rel L DdQ B U C C crdr = (4.56)
ekil 4.7 deki kanada ait hz izelgesinden, bal rzgar hz aadaki gibi
yazlabilir,
(1 )sinrel
U aU
= (4.57)
katlk katsays ise;
2
Bc
r
= (4.58)
ifadesi ile tanmlanabilir ve E. 4.57 ve E. 4.58 nolu eitlikler E. 4.53 ve E. 4.56
nolu eitliin ierisine eklenerek, itme kuvveti ve dnme momentinin eitlikleri
aadaki genel yapya dntrlebilir:
2 2
2
(1 )( cos sin )
sinL D
U adT C C rdr
= (4.59)
2 2
22(1 ) ( sin cos )sin
L DU adQ C C r dr
= (4.60)
E. 4.59 ve E. 4.60 nolu eitlikler; rotor blmndeki normal itme kuvvetini ve
teetsel kuvvetleri (dnme momenti); kanatlarn ak alarnn ve kanat profili
karakteristikleri fonksiyonu olarak tanmlanmaktadr.
Kanat eleman teorisinin gelitirilmesi iin aadaki kabullenmelerin yaplmas
gereklidir:
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
49/113
34
a) Elemann davran ayn kanattaki bitiik elemandan etkilenmez.b) Kanat profillerinin zellikleri kanat elemanlar iin geerlidir.Kanat eleman teorisi ve sonra gelitirilen teorilerde kabul edilen bamsz kanat
elemanlar ile genel momentum teorisindeki kabullenmeler birbirine benzerdir. Bu
teoride rotordaki itme kuvveti
2 ( )dT u u U da = (4.61)
olarak ifade edilir. Bu yaklamla, rotor merkezine r mesafesindeki kanat
elemanndaki itme kuvveti, kendisinden sonra gelen kanat elemann itme
kuvvetinden bamszdr.
4.6. Kanat Eleman Momentum Teorisi
Kanat Eleman Momentum Teorisi olduka yaygn geerlilii olan teorilerden biridir.Genel momentum teorisi ve kanat eleman teorisinin birleiminden olumaktadr.
+=
tan1
sin4
cos)(
)1( 2 L
DL
C
CC
a
a(4.62)
Genel momentum teorisi ve kanat eleman teorisindeki eitliklerin trevi alnrsa;
=
cot1
sin4
)(
)1(
'
L
D
r
L
C
CC
a
a(4.63)
bulunur. Hzlarn oluturduu geometriden;
+
=
ra
Ua
)'1(
)1(tan
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
50/113
35
elde edilir ve E. 4.48 nolu eitlik kullanlarak E. 4.63 nolu eitliin iinde
kullanlrsa E. 4.64 nolu eitlik elde edilir;
=
+
cot1
cos4
)(
)'1(
'
L
DL
C
CC
a
a(4.64)
eitlii bulunur. Daha nceki blmde de ifade edildii gibi kanat profili
performansnn iyi olabilmesi iin kaldrma katsaysnn yksek, srkleme
katsaysnn dk olmas gerekmektedir. Dolaysyla dk CD/CL oran ihmal
edilirse;
2sin4
cos)(
1 LC
a
a=
(4.65)
eitlii elde edilir. Bu eitlik aadaki gibi yeniden dzenlenebilir.
( )
sin4'1
'r
LCa
a =+
( )
sin4)1(
'
r
LC
a
a=
(4.66)
Trbin kanat tasarm iin kullanlan dier bir ifade ise u hz orandr. Rotor yarap
R ise, u hz oran;
R
U
= (4.67)
yazlabilir. Kanat tasarmndaki her bir para birbirinden bamsz hareket ettii iin
yerel u hz oran ise;
rr r
R U
= = (4.68)
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
51/113
36
olur. E. 4.65 ve E. 4.66 nolu eitlikler kullanlarak aadaki eitliklerin elde
edilmesi mmkndr.
( )
( )
cos sin4sin
sin cosr
L
r
c
=
+(4.69)
( )
2
1
4sin1
cosL
a
C
=
+
(4.70)
( )
1'
4cos1
L
a
C
=
(4.71)
' tanra
a
= (4.72)
Rzgr trbininin g katsaysn belirlemek iin, her yaraptaki g katksnn
bulunmas ve kanat boyuna gre integralinin alnmas gerekir Aadaki eitlik
kullanlarak g katsaysnn cp bulunmas mmkndr:
3 21
2
p
Pc
U R
= (4.73)
Her bir kanat elemannn gc, aadaki eitlikle tanmlanr;
dP dQ= (4.74)
ve rotordaki toplam g de aadaki eitlikle ifade edilirse:
h h
R R
r rP dP dQ= = (4.75)
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
52/113
37
E. 4.73 nolu eitlik ve E. 4.75 nolu eitlik aadaki gibi tekrar yazlabilir:
3 3 21 1
2 2
h
R
r
p
dQP
cU A U R
= =
(4.76)
Elemental tork ifadesi kullanlarak g katsays;
2
222 (1 ) 1 cotsin
D p L r r
L
Cac C dC
=
(4.77)
eitlii ile belirlenir. E. 4.65 ve E. 4.72 nolu eitlikler E. 4.77 nolu eitlikte
kullanldnda, g katsaysnn genel formu aadaki gibi ifade edilebilir:
( )328
' 1 1 cot
h
D p r r
L
Cc a a d
C
=
(4.78)
CD0 olduu zaman, cp genel momentum eitliindeki halini alr. Daha deiik bir
ifade ile E. 4.69 ve E. 4.70 nolu eitlikler E. 4.77 nolu eitliin iinde
kullanldnda;
( ) ( )2 228
sin cos sin sin cos 1 coth
D p r r r r
L
Cc d
C
= +
(4.79)
elde edilir.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
53/113
38
5. KANAT TASARIMI
5.1. Genel
Kanat Eleman Momentum Teorisini kullanarak kanat kirii hesaplamas gnmzde
en yaygn olarak kullanlan yntemdir. Sz konusu yntemde tahmini bir kanat kiri
deeri belirlenerek Reynolds says hesaplanmakta ve Reynolds saysna gre
kanadn kaldrma ve srkleme katsays belirlenerek maksimum g bulunmaktadr
[18].
Jung et al. [19] 30 kWlk iki rotora sahip olan bir trbinin boyutlandrmasnda
Glauert momentum teorisinden faydalanmlardr. Badreddinne [15] ise kaldrma
izgisi teorisini esas alarak girdap teorisi ile boyutlandrma yapm, bulduu
sonular kanat eleman momentum teorisi ile karlatrmtr. Daha nceki blmde
bahsedilen kanat eleman momentum teorisi, rotordaki kanat saysnn performansa
olan etkisini tam olarak belirleyememektedir. Bu nedenle performans analizinde
kanatlardaki u kayplarnn da dikkate alnmas daha uygun olmaktadr.
5.2. U Kayplar
Daha nce bahsedilen varsaymlarda rotor kanadnn sonsuz sayda olduundan
hareket edilmitir. Bu varsaym yardmyla rotor dzleminden ve iz blgesinden
geen akn radyal hz ihmal edilerek eitlikler tretildi. Ancak, ak hattnn
snrnda, kanat ularndan dolaan havann hz da nemlidir. nk kanadn emme
yzeyindeki basnc, basn yzeyindekinden dktr. Dolaysyla kanat ucuna
yaklatka kaldrma kuvveti ve g rzgrn u ksmlardan kaybolmasndan dolay
azalmaktadr. Sz konusu radyal akn ve u kayplarnn etkilerini tahmin etmek
iin Prandtl tarafndan bir model nerilmitir [7, 14, 16].
Prandtl, bu yntemde trbin arkasnda oluan helisel girdap tabakalarnn, d akma
gre eksenel hza eit bir hzda, kat dzlemler eklinde hareket ettiini belirtmitir.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
54/113
39
Hesap kolayl asndan bu dzlemleri, aralarnda d kadar mesafe bulunan paralel
ince levhalar olarak incelemitir [17].
Levhalarn ucuna doru iki levha arasndaki potansiyel farkn azalma miktarnn,
rotor palasnn evresindeki sirklsyonunun azalma miktarna eit olduu
varsaylarak Fu dzeltme katsays, aadaki gibi belirlenmitir [20]:
1
122
cos exp
sin
B r
RF
rR
=
(5.1)
lem kolayl asndan F aada belirtilen koullarda 0 veya 1 olarak alnr[7, 11],
0
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
55/113
40
cosa
rU
R
V
= (5.2)
U hz oran () kanatl rzgr trbinleri iin yaklak 5 olarak alnabilir. Rzgrn
rotor dzlemine arpt a ise, aadaki gibi hesaplanr:
12 tan3
R
r
=
(5.3)
olur. Reynolds saysnn hesaplanabilmesi iin tahmini bir kiri uzunluunun
bilinmesi gereklidir. Kiri mesafesi, c;
2
16
9
RR
rc
B
= (5.4)
eitlii ile elde edilir. Bulunan bu deerler E. 5.5 nolu eitlikte yerine konulduunda
Reynolds says elde edilmi olur,
Re 68500 ac V= (5.5)
Yazlan programda ise Reynolds saysnn hesabnda kanadn orta noktas esas
alnmtr. Hesaplanan Reynolds saysna bal olarak belirlenen kanat tiplerinin
srkleme-kaldrma katsaylarna baklarak en uygun kanat seimi yaplr;
L
D
C
C= (5.6)
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
56/113
41
5.4. Kanada likin Hesaplamalar
Kanat eklinin tasarm, rotordan maksimum g elde edilecek ekilde bilinen
parametrelerle yaplr. Kanat uzunluu boyunca kiri-uzunluk (c-R) ve kanat as ()
hesaplanr. Bu nedenle hesaplamalara balamadan nce u hz oranna karar
verilmelidir. U hz oranna bal olarak, maksimum g katsays (cp) ise genel
momentum teorisinde u hz oran =5 kabul edilerek 0,57 olarak belirlenir. Kanat
profili seilmeden nce kanadn verimine srkleme/kaldrma oranna bal olarak
kanat verimi hakknda yaklamda bulunulmas gerekir. ekil 5.1 de ise kanat
dzleminde oluan alar gsterilmitir.
ekil 5.1. Kanat alar
Rzgr as ve blgesel u hz oran arasndaki ilikiden dolay,
=
r
opt
1tan32 1 (5.7)
olur. Optimum rzgr as iin blgesel u-hz orannn bulunmas gerekir. Kanat
eleman momentum teorisi ile birlikte u-kayp katsays hesaba katlrsa seilen
kanat iin rotordan maksimum g elde edecek ekilde boyutlandrma yaplr.
Boyutlandrma ilemi verilen kanat boyunun N paraya blnerek her bir istasyon
iin ayr ayr hesaplama yaplarak gerekletirilir. Kanat eleman iin blgesel u
kayp katsays,
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
57/113
42
=
R
riir , (5.8)
olur. E. 5.7 nolu eitlie gre her bir kanat eleman iin optimum rzgar as,
=
ir
iopt
,
1,
1tan
3
2
(5.9)
olarak hesaplanr. E. 5.10 nolu eitlikten her bir kanat eleman iin u kayp faktr,
=
iopti
i
i
R
r
R
rB
F
,
1
sin
12
expcos2
(5.10)
bulunur. Kanat boyunca kiri uzunluunun dalm, her bir eleman iin,
( )ioptirioptioptiriopt
L
ioptii
iBC
Frc
,,,
,,,,
cossin
sincossin8
+
= (5.11)
olur. Kanat as ise,
= iopti , (5.12)
eitlii ile belirlenir. E. 5.13 nolu eitlik kullanlarak trbinin retecei tahmini g
bulunabilir:
30,6 p Ne C N U = (5.13)
eitlikte jeneratr verimi (N) 0,8 alnmtr.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
58/113
43
6. KANAT TASARIMI GELTRLEN BLGSAYAR PROGRAMI
6.1. Genel
Bu alma kapsamnda; nceki blmlerde belirtilen kanat tasarm parametreleri ve
kanat eleman momentum teorisi erevesinde yatay eksenli rzgr trbini kanat
tasarmn bilgisayar destekli olarak gerekletirecek bir bilgisayar program
gerekletirilmitir. Gelitirilen program sayesinde kanadn kiri uzunluu, kanat
as ve elde edilecek tahmini g hesaplanm olacaktr. Kanat kiri mesafesi ve
kanat as ne kadar kk aralklarla hesaplanrsa elde edilen sonu o kadar gereki
olacaktr. Microsoft Visual C#.NET 2.0 tabanl olarak Kanat Simlasyonu program
kodlanmtr. Programn gelitirilmesinde sz konusu yazlmn kullanlmasnn
nedenleri unlardr;
a) XML tabanl bir yapya sahiptir (metin tabanl olduu iin kullanm kolaydr).
b)
Oluturulan veritabanyla kolay iletiim salamaktadr.
c) Program gelitirme srasnda kolaylk salamakta ve ierdii nesneler yardmylafazla kod yazmaya gerek duyulmamaktadr.
d) Programn derlenmesi (altrlmas) olduka hzldr.e) Veritaban ile balant srasnda gerekli olan ktphane dosyalar programnierisinde yer aldndan dolay kullanm srasnda farkl bir veritaban balant
yazlmna gerek duyulmamaktadr.
f) Grafik yazm iin ek nesnelere gereksinim duyulmamaktadr. Yazlmn kendiiindeki nesneler bu husus iin yeterlidir.
Gelitirilen program ile deiik kanat tiplerinin tasarm ekillerinin
karlatrlabilmesi mmkn olacaktr. ncellikle program iin gelitirilen
algoritmadan bahsedilecek ve daha sonra programa ilikin yaplan rnek bir
hesaplama aklanacaktr.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
59/113
44
6.2. Kanat Simlasyonu
Gerekletirilen bilgisayar programnn temel amac Trkiyenin herhangi bir
blgesinde veya rzgr hz bilinen bir yerde kurulmas istenilen rzgr trbinin
kanat uzunluuna bal olarak gerekli boyutlandrmasnn yaplmasdr. Yaplan
boyutlandrmann programn nerecei kanat tipleriyle karlatrlmas da mmkn
olabilecektir. Programn ak diyagram ekil 6.1de verilmitir.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
60/113
45
ekil 6.1 Kanat simlatr programn akemas
E
H
Bala
BlgelerRzgarHz, V
Grnr Rzgrhz, Va
KanatUzunluu R
1
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
61/113
46
Programn ara yz ekil 6.2de gsterilmitir.
ekil 6.2. Programn ara yz
Program hakkndaki genel bilgiler aada zetlenmitir:
a) Program Microsoft Visual C#.NET 2.0 da kodlanmtr.b) Programn iki girdisi, drt kts bulunmaktadr.c) Programn girdisi olarak blge veya rzgr hz ve istenen kanat boyu, ktolarak kanat kiri uzunluu, kanat as, retilmesi planlanan g ile Reynolds
saysdr.
d) Ayrca programda hesaplatlan kanat kiri deerlerini grafik olarak elde etmek demmkn olacaktr.
e)
Kanadn kiri mesafesi ve oturma as 0,01 m aralklarla hesaplanacaktr.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
62/113
47
f) Program istediimiz giri deerlerine gre hesaplama yaparak bulduu Reynoldssaysna yakn olan kanat tipinin n, ikisini veya birini seme imkn
vermektedir.
g) Eer istenirse seilen kanat tiplerinin veya tipinin grafiini verebilir.6.3. Kanat Simlatr Programyla Kanat Tasarm
ekil 6.3de grld zere; programa giri verileri olarak rzgr hz ve istenen
kanat uzunluu deerleri girilir. Rzgr hz iin istenirse programn bilgi bankasnda
kaytl olan blgelerden biri seilebilir veya dorudan saysal deer yazlabilir.
Programn bilgi bankasnda bulunan blgeler izelge 1.4 de verilmitir. Programda
girilebilecek kanat uzunluu ise 1 ile 55 metre arasnda snrlandrlmtr. Bunun
nedeni ticari olarak yaplan rotorlarn aplarnn yaklak 40 ila 65 metre olmasdr.
Ufak apta yaplanlar ise 2 ila 9 metre arasnda deimektedir.
ekil 6.3. Programn girdileri
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
63/113
48
ekil 6.3de rnek giri verileri yazlmtr. ekilde rzgar trbini planlamas yaplan
yer olarak Bandrma seilmitir. Kanat boyunun ise 23 metre olmas istenmitir.
Program yaygn olarak kullanmndan dolay verilen girdi koullarnda 3 kanatl
trbin tasarm iin simlasyon yaplacaktr. kanatl trbinler iin ideal olan u
hz orannda kanadn boyutlandrlmas yaplr. Sonu olarak rotorun ap hesaba
katlarak g hesab yaplr. Programdaki hesapla butonuna basldnda program
ak diyagramnda gsterildii gibi hesaplanan Reynolds saysna gre 3 adet kanat
tipi nermektedir (ekil 6.4). Programn veri tabanna girilen ve piyasada yaygn
kullanm alan bulan kanat modelleri ile sz konusu modellere ilikin hesaplanan
Reynolds says deerleri izelge 6.1de verilmitir.
ekil 6.4. nerilen kanat tipleri
Programn nerdii 3 kanat tipinden istenilenler seilerek (ekil 6.5) ve Tamam
butonuna baslarak kanat boyunca kirii 0,01m aralklarla kiri genilii ve kanat
as deerleri hesaplanmaktadr (ekil 6.6).
ekil 6.5. Seilen kanat tipleri
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
64/113
49
izelge 6.1. Programn veri tabannda kullanlmak zere seilen kanat modelleriffffvvvvvvvvve bu modele ilikin hesaplanan Reynolds says deerleri
Kanatlar Reynolds saylar
A18 SM 203000, 300000, 302600
AQUILA SM 203900, 301100
GOE 417 A 297500, 398800
ESA 40 200600, 301600, 398100, 403800
DAVIS SM 198600, 297900
J 5012 201900, 303100
CLARK Y 203800, 301200
FALCON 56 MK 2 200000, 301300, 401700
K 3311 SM 201800, 302900
R 140 SM 203000, 199900, 300300
PT 40 200100, 299800, 399100
SPICA SM 202300, 301500
USNPS 4 199300, 299000, 398300
TRANIER 60 200000, 301800, 400000
WASP SM 201600, 302600
WB 140 200500, 307600WB 13535 SM 204000, 302700
CLARK YSM 200000, 299800, 399900
NACA 2414 200500
NACA 2414 301000
NACA 2415 200600
NACA 2415 301100
NACA 25411 200600
NACA 25411 303300
NACA 6409 200100
NACA 2418 2900000
NACA 2412 3100000
NACA 2421 2900000
NACA 1408 3000000
NACA 4412 3000000
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
65/113
50
Programda kaytl olan blge ve kanat tipleri dnda veri eklenmesi istenirse
programn yardm mensnde sz konusu verilerin nasl ekleneceine ilikin
aklamalar yaplmtr.
ekil 6.6. Programn kt grnts
Program, kanat kiri mesafesini ve kanat asn kanat elemannn balangcndaki
%2lik ksmnda ve kanat sonundaki %2lik ksmda hesaplamamaktadr. Bunun
nedeni, kanadn rotora oturmas iin gerekli ilem kolaylnn salanmas ve kanatu ksmnn yuvarlatlmasdr. ya da iki kanat tipi seilerek aralarndaki
karlatrma yaplmas mmkndr. Ayrca grnt olarak karlatrma yaplmak
istenirse grafik olutur butonuna baslarak kanat grafiklerinin elde edilmesi de
mmkndr (ekil 6.7).
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
66/113
51
ekil 6.7 Kanat uzunluu boyunca kiri geniliinin deiimini gsteren grafik kts
Ekran ktsnda seilen her bir kanadn kendine ait ayr bir rengi bulunmakta ve
renklerin hangi modellere ait olduu ekrann sa st kesinde gsterilmektedir.
Bylece kanatlar birbirinden ayrt etmek mmkn olmaktadr. Ekran kts
sayesinde seilen kanadn nasl bir ekle sahip olduu kolaylkla grlebilmektedir.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
67/113
52
7. SONU VE NERLER
Bu almada, yatay eksenli rzgr trbinlerinin kanat tasarmndaki aerodinamik
esaslar tantlm ve kanat simlatr isimli paket bir program hazrlanarak 3 kanatl
yatay eksenli rzgr trbinlerinin tasarm parametrelerinin belirlenmesi
amalanmtr.
Rzgr trbinlerindeki kanatlar elektrik retimi iin nemlidir. Kanatlar rzgrdaki
enerjiyi alan paralardr. Dolaysyla rzgr ila kanat arasndaki aerodinamik
kuvvetler tasarm iin olduka nemlidir. Rzgr trbininden retilecek enerji
aerodinamik koullar ile snrldr. Kanat tasarm ile ilgili bugne kadar pek ok
teori gelitirilmitir. ncelikle ideal disk teorisinden bahsedilmitir. Burada trbin
veriminin ideal koullarda ancak % 59 olabilecei dolaysyla da ideal disk teorisinin
temel bir model olmasna ramen rzgr trbinlerinin ideal tasarmnda gereki
sonular vermedii belirtilmitir.
Daha sonra, genel momentum teorisinde rotordaki ve rotor gerisindeki hzlarn kanattasarmna olan etkileri analiz edilmitir. Ancak, genel momentum teorisinin kanat
geometrisi asndan uygun sonular vermedii belirtilmitir.
Kanat eleman teorisinde ise kanat geometrisindeki katsaylar kullanlarak rotorun
dnme momenti ve itme kuvveti analiz edilmitir. Sz konusu teori ile rotorun
performans ve rotor geometrisi arasndaki ilikinin desteklendii analiz edilmitir.
Sonu olarak yatay eksenli rzgr trbininin kanat tasarm iin genel momentum
teorisinin ve kanat eleman teorisinin birletirilmesi gerektii; bu teoriye ise kanat
eleman momentum teorisi ad verildii belirtilmitir. Sonular dorusal hale
dntrmek iin u dzeltme metodu (Prandtln u kayp faktr) da hesaba
katlmtr. Bylece rotordaki kanat saysnn etkisi hesaba dhil edilmitir.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
68/113
53
Ayrca deiik rzgr hzlar iin eitli kanat tipleri verilerek blgeye uygun kanat
tipinin belirlenmesi salanmtr. Kanat tipinin kolay seilebilmesi iin kanat
simlatr program kodlanmtr. Programda rzgr hz ve kanat uzunluunun
girilmesi yeterlidir. Daha sonra program, en uygun 3 kanat tipinden birisini
kullancya setirme imkn salamakta ve seilen kanat tipine gre gerekli
boyutlandrmay yapmaktadr. stenildiinde sonular da grafiksel olarak da elde
edebilmektedir.
Eer kullanclar bu programdan daha fazla oranda yararlanmak isterlerse veri
tabanndaki kanat profili tiplerini artrabilmektedirler, Bunun iin gerekli aklamalar
yardm blm altnda belirtilmitir. Bylelikle istenilen kanat tiplerinin
karlatrmasn yapabilmek mmkn olmaktadr.
Bilindii zere, kanat profillerinin kaldrma ve srkleme davranlar rzgr
tnellerinde kanat hareketsiz haldeyken llmektedir. Ancak gerek koullarda,
rzgr trbinlerindeki kanatlar hareket halindeyken eilme meydana gelmektedir.
leride yaplacak almalarda sz konusu eilmeler de dikkate alnarak programngelitirilmesi ve uygulamaya daha yakn sonular vermesi salanabilir.
Kanat eleman momentum teorisi bir yaklam yanstmaktadr. Deiik artlar
altnda kanat tasarm yapmak iin yeni yaklamlar gelitirilebilir ve sz konusu yeni
yaklamlar nda benzer paket programlar hazrlanarak karlatrma yaplabilir.
Bu almada, rzgr hznn deimedii kabul edilmitir. Ancak normal artlarda
rzgr hz deikendir. Ani rzgr hz deiimleri kanatlarda zorlamalara
dolaysyla hesaplanan kanat boyutlarnn ilgili blge iin geerli olabilecek
maksimum rzgr hzlar da kontrol edilmesi faydal olacaktr.
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
69/113
54
KAYNAKLAR
1. zerdem, B., Trkiyede Rzgar Enerjisi Uygulamalarnn Geliimi vebbbGelecei,Mhendis ve Makine, 526: 10-25 (2003).
2. Daradeli, S., Rzgar Enerjisi, Temiz Enerji Vakf, Ankara, 5-22 (2001).
3. Demirtola , M., Yenilenebilir Enerji Kaynaklar,Enerji Dnyas, 42-43: 7-22bb (2002).
4. Kse, F., zgren, M., Rzgar Enerjisi Potansiyeli lm ve Rzgar TrbinibbSeimi,Mhendis ve Makine, 551:20-30(2005).
5. elik, B., Yatay Eksenli Rzgar Trbini Tasarm ve Prototip malat, YksekbbLisans Tezi, Gazi niversitesi Fen Bilimleri Enstits, Ankara, 9-47(2001).
6. Kenisarin, M., Karsl, V. M., alar, M., Wind power engineering in the worldbband perspectives of its development in Turkey, Renewable&Sustainable Energy
bbReviews, 10: 341-369 (2006) .
7. Duran, S., Computer-Aided Design of Horizontal-Axis Wind Turbine Blades,bbYksek Lisans Tezi, Orta Dou Teknik niversitesi Fen Bilimleri Enstits,bbAnkara, 26-66 (2005).
8. Atlgan, ., Trkiyenin Enerji Potansiyeline Bak, Gazi niversitesibbMhendislik Mimarlk Fakltesi Dergisi, 15(1):31-47 (2000).
9. Dndar, C., Canbaz, M., Akgn, N., Ural, G., Trkiye Rzgar Atlas,bbEE&DM, 27-205 (2002).
10. zgener, ., Rzgar Gl Kanad ve G Eldesi zerine Bir Aratrma,bbmYksek Lisans Tezi, Ege niversitesi Fen Bilimleri Enstits, zmir, 12-36bbm(2002).
11. Walker, J., F., Jenkins, N., Wind Energy Technology, John Wiley & Sons,bbmNew York, 17-74 (1997).
12. Durak, M., Rzgar Enerjisi Teknolojisi ve Trkiye Uygulamas: Akhisar RzgarbbElektrik Santrali, stanbul Teknik niversitesi Fen Bilimleri Enstits,bbstanbul, 26-31 (2000).
13. Ycel, B., Performance Prediction of Horizontal Axis Wind Turbines UsingbbmVortex Teory, Yksek Lisans Tezi , Orta Dou Teknik niversitesi Fen
bbmBilimleri Enstits, Ankara, 5-14 (2004).
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
70/113
55
14. Onat, C., Rzgar Trbini Pervanesi Dizayn, Yksek Lisans Tezi, nnmmniversitesi Fen Bilimleri Enstits, Malatya, 61-98 (2001).
15. Badredinne, K., Ali, H., David, A., Optimum project for horizontal axis windcccturbines OPHWT,Renewable Energy, 30, 2019-2043 (2005).
16. iek, A., Yatay Eksenli Rzgar Trbini Dizayn ve malat, Yksek LisansTezi, Nide niversitesi Fen Bilimleri Enstits, Nide, 22-35 (2002).
17.Wilson, R., E., Aerodynamic Behavior of Wind Turbines, Wind turbinecccTechnology Fundamental Concepts of Wind Turbine Engineering, Spera, D., A.,cccAsme Pres, New York, 215-282 (1998).
18. Mejia, J., M., Chejne, F., Smith, R., Rodriguez, L., F., Fernandez, O., Dyner, I.,cccSimulation of wind energy output at Guajira, Colombia, Renewable Energy,ccc31, 383-399 (2006).
19. Jung, S., N., No, T., Ryu, K., Aerodynamic performance prediction of a 30 kWccccounter-rotating win turbine system,Renewable Energy, 30: 631-644 (2005).
20. Manwell, J., F., McGowan, J., G., Rogers., A., L., Wind Energy Explained:cccTheory, Design and Application, John Wiley&Sons Ltd., London, 83-137ccc(2002).
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
71/113
56
EKLER
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
72/113
57
EK-1 Kanat simlatr programnn kodlar
using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using System.Xml;using SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.BusinessEntities.List;using SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.BusinessEntities;namespace SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.XmlHelper{ public sealed class StationsXmlHelper
{ private XmlDocument document;public StationsXmlHelper(string documentName){ document = new XmlDocument();
document.Load(documentName);}public StationEntityList GetAllStations(){ StationEntityList retList = new StationEntityList();
XmlNodeList stationList =this.document.SelectNodes("/StationsData/Stations");
foreach (XmlNode node in stationList){ retList.Add(new StationEntity(node));}return retList;
}}
}using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using System.Xml;using SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.BusinessEntities.List;using SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.BusinessEntities;namespace SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.XmlHelper{ public sealed class WingsXmlHelper
{ private XmlDocument document;private WingEntityList wingList;public WingsXmlHelper(string documentName){ document = null;
wingList = null;document = new XmlDocument();document.Load(documentName);
}public WingEntityList GetWings(){ WingEntityList wingEntityList = new WingEntityList();
XmlNodeList wingDataList = document.SelectNodes("/WingDatas/Wings");
foreach (XmlNode node in wingDataList)wingEntityList.Add(new WingEntity(node));
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
73/113
58
EK-1 (Devam) Kanat simlatr programnn kodlar
return wingEntityList;}public WingEntityList SearchNearestWings(double reynold){ if (wingList == null)
wingList = GetWings();WingEntityList returnList = new WingEntityList();long num1 = 10;while (returnList.Count < 3){ foreach (WingEntity entity in wingList)
{ if (returnList.Count == 3)break;
if (!((entity.RValue = (reynold +num1)) || isIn(returnList, entity)))
returnList.Add(entity); }num1 += 10; }
return returnList; }private bool isIn(WingEntityList list, WingEntity entity){ foreach (WingEntity currentEntity in list)
{ if (currentEntity.RValue == entity.RValue && currentEntity.Rate== entity.Rate && currentEntity.Rid == entity.Rid && currentEntity.WingName ==entity.WingName)
return true; }return false; } }}
using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;namespace SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.Interfaces{ public interface IValuedList
{}
}using System;
using System.Collections.Generic;using System.Text;namespace SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.Interfaces{ public interface IValuedListItem
{ double Index{ get;
set; }double Value{ get;
set;}
}
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
74/113
59
EK-1 (Devam) Kanat simlatr programnn kodlar
}using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using System.Windows.Forms;namespace SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.Exceptions{ public class ExceptionManager
{ public static void ManageException(Exception exc){ MessageBox.Show(exc.Message, "Wing Simulator",
MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);}
}}using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using SBB.Mathematics;namespace SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.Calculator{ public class SimulationCalculator
{ #region Private - Public Declerationsprivate double b;private double c;private double io;private double lambda;private long prm_ReynoldFactor;private double r;private double reynold;private double v;private double va;public double B{ get
{ return b;
}set{ b = value;
}}public double C{
get{ return c;}
}
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
75/113
60
EK-1 (Devam) Kanat simlatr programnn kodlar
public double IO{ get
{ return io;}
}public double Lambda{ get
{ return lambda;} set{ lambda = value;}
}public double R{ get
{ return r;} set{ r = value;}
}public double Reynold{ get
{ return reynold;}
}public double V{ get
{ return v;} set{ v = value;}
}
public double Va{ get{ return va;
}}#endregion
public SimulationCalculator(){ v = 5.2;
r = 5;prm_ReynoldFactor = 68500;
lambda = 5;
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
76/113
61
EK-1 (Devam) Kanat simlatr programnn kodlar
b = 3;}public void CalculateReynold(){ c = (16 * Math.PI * R * (R / (R / 2))) / ((9 * Math.Pow(Lambda, 2)) *
B);io = MathematicConversion.ToDegree(Math.Atan((2 * R) / (3 * (R / 2) *
lambda)));va = (((R / 2) / R) * Lambda * v) /
Math.Cos(MathematicConversion.ToRadian(IO));reynold = prm_ReynoldFactor * c * va;
}
}}using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;namespace SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.BusinessEntities{ public sealed class BEntity
{ #region Private - Public Declerationsprivate double index;private double value;public double Value{ get
{ return value;}set{ this.value = value;}
}public double Index{ get{ return index;
} set{ index = value;}
}#endregion#region Constructorspublic BEntity(double ix, double val){ this.index = ix;
this.value = val;}
#endregion}
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
77/113
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
78/113
63
EK-1 (Devam) Kanat simlatr programnn kodlar
private double b;private double index;public double B{ get
{ return b;}
}public double Index{ get
{ return index;}
}public double FirstPartUp{ get
{ return firstPartUp;}
}public double SecondPart{ get
{return secondPart;
}}#endregion#region Constructorspublic CHelperEntity(double index, double firstPartUp, double secondPart,
double b){ this.index = index;
this.firstPartUp = firstPartUp;this.secondPart = secondPart;this.b = b;
}
#endregion}}using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;
namespace SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.BusinessEntities{ public sealed class LambdaREntity
{ #region Private - Public Declerationsprivate double index;
private double value;
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
79/113
64
EK-1 (Devam) Kanat simlatr programnn kodlar
public double Value{ get
{ return value;}set{ this.value = value;}
}public double Index{ get
{ return index;
}set{ index = value;}
}#endregion
#region Constructorspublic LambdaREntity(double index, double value){ this.index = index;
this.value = value;} #endregion
}}using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.Interfaces;namespace SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.BusinessEntities{ public sealed class QEntity : IValuedListItem
{ #region Private - Public Declerationsprivate double index;
private double value;public double Value{ get
{ return value;}set{ this.value = value;}
}public double Index{ get
{ return index;
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
80/113
65
EK-1 (Devam) Kanat simlatr programnn kodlar
}set{ index = value;}
}#endregion#region Constructorspublic QEntity(double ix, double val){ this.index = ix;
this.value = val;}
#endregion}
}using System;using System.Collections.Generic;using System.Text;using System.Xml;namespace SBB.External.WingSimulator.Windows.Business.BusinessEntities{ public sealed class StationEntity
{ #region Private - Public Declerationsprivate int rid;private string stationName;
private double yearlyAverageSpeed;public int Rid{ get
{ return rid;}
}public string StationName{ get
{ return stationName;
}}public double YearlyAverageSpeed{ get
{ return yearlyAverageSpeed;}
}
#endregion#region Constructorspublic StationEntity(XmlNode nodeX)
{ XmlNodeList list = nodeX.ChildNodes;
8/7/2019 Yatay Eksenli Rzgar Trbin Kanadnn Bilgisayar Destekli Tasarm
81/113
66
EK-1 (Devam) Kanat simlatr programnn kodlar
foreach (XmlNode node in list){ switch (node.Name)
{ case "Rid":{
rid = ParseValue.ToInt(node.InnerText);break;
}case "StationName":
{ stationName = node.InnerText;break;
}
case "YearlyAverageSpeed":{ yearlyAverageSpeed = ParseValue.ToDouble(node.InnerText);
break;}