Akışkan katı etkileşimlerinin titreşim üzerine etkisinin sonlu elemanlar ile analizi

Akışkan-katı etkileşimi hesaplamalarının mümkün olduğunca gerçeğe yakın yapılabilmesi günümüzde oldukça önem arz etmektedir. Deneysel çalışmaların maliyeti ve zorluğu göz önünde bulundurulduğunda numerik çalışmalar hem farklı tasarımlar hem yükleme koşulları açısından kolaylık ve zaman tasarrufu sağlamaktadır. Teknolojinin yaygınlaşmasıyla birlikte simülasyon ve analizler, bilgisayarlar ile daha detaylı, daha doğru ve daha hızlı yapılmaya başlanmıştır. Bazı kabuller altında sadece akışkan veya sadece katı modellenmiş sistemlerin analizleri yapılmakla birlikte, doğru modellenmesi için tam ölçekli akışkan-katı etkileşimi simülasyonları gereklidir. Bu çalışmada rüzgâr türbin kanatlarının hareketi ve deformasyonu, rüzgâr hızına ve hava akışına bağlı olarak incelenmiştir. Akışkan hareketinin türbin kanadının dinamik davranışı üzerindeki etkileri Ansys paket programı ile akışkan katı etkileşimi modellenmiştir. Akışkan hareketi CFX modülü ile gerçekleştirilmiş, sabit rüzgâr hızı durumu için gerilmeler Static Structural modülü ile hesaplanmış, Rüzgâr hızının zamana bağlı değişimleri için gerilme ve deformasyonlar Transient Structural ile elde edilmiştir. Rüzgâr hızının titreşim üzerinde etkisi ise CFX te tanımlanan özel basınç dağılımı sonucunun FFT si alınarak, Harmonic Response modül içerisinde CFD Pressure Mapping sınır koşuluna CFX teki FFT verisi girilerek hesaplanmıştır. Kanadın doğal frekansları modal modülü ile hesaplanmış ve değişken rüzgâr hızının değişim frekansının doğal frekanslara yakın olması durumunda gerilme ve deformasyonların durumu incelenmiştir.