Akarsu uygulaması için bir dikey eksenli su türbininin akış ve güç parametrelerinin incelenmesi

Bu deneysel çalışmada, 5 kW'lık bir türbin gücü ve 2.2 – 2.5 m/s arasındaki serbest akış hızı için üç kanatlı dikey eksenli bir Darrieus türbin hesabı ve tasarımı yapılmıştır. Katılık oranı (σ), yaklaşık 1,1 ve hücum açısı α=-2 olarak belirlenmiştir. Burada, Adana'daki TS3 isimli sulama kanalı ölçüleri referans alınarak kanat veter uzunluğu (CL), türbin yarıçapı (R) ve türbin kanat yüksekliği (H) optimum değerleri hesaplanmıştır. Hesaplanan değerlere göre 3D katı modelleme programı kullanılarak prototip tasarımı yapılmıştır. Deneysel olarak akış analizlerinin yapılabilmesi için protip'e ait ¼ ölçekli türbin modeli üretimi yapılmıştır. Akış analizinde, 4 farklı azimut açısı, θ=270°, θ=240°, θ=210°, θ=180° ve 3 farklı Re, 9000, 14000 ve 20000 sayıları için PIV yöntemi kullanılarak yapılan deneylerde türbin ve kanatları etrafındaki akışta meydana gelen değişimler incelenmiştir. Burada hesaplanmış olan Reynolds sayıları kanat veter uzunluğuna bağlı olarak hesaplanmış (ReCL)'dir. Akış analizleri sonucu zaman ortalamalı hız vektörleri , ortalama akım çizgileri <> ve ortalama girdap alanları <ω> elde edilmiş ve yorumlanmıştır. Kanat pozisyonlarının değişimine göre zaman ortalamalı hız vektörlerinin , ortalama akım çizgilerinin <> ve ortalama girdap alanlarının <ω> şekilleri ve oluştukları bölgelerin değiştiği gözlemlenmiştir. Ayrıca, girdap odak (F) noktalarının ve duraklama (S) noktalarının oluşumu gözlemlenmiştir. Reynolds sayısının artışına bağlı olarak ise akış yapılarında değişmelerin yanında F ve S noktalarının oluştukları koordinatların değişimi gözlemlenmiştir.