İkili kanat profiline sahip su türbininin üç boyutlu sayısal ve deneysel performans analizleri

Hidrokinetik enerjiyi kullanarak gerek büyük akıntılardan kentlerin, gerekse küçük akıntılardan bireylerin elektrik güç gereksinimlerini karşılamak üzere alçak akıntı hızlarında verimli çalışabilecek palalı su türbini tasarım modeli geliştirilmiş ve prototip imalatı için hazır hale getirilmiştir. Hidrokinetik enerjiden elektrik üretebilecek ikili ve ayrıca standart kanat profilli türbin kanat tasarımı için iki ve üç boyutlu sayısal ve deneysel analizler yapılmıştır. İki boyutlu sayısal analizlerde GAMBIT-FLUENT programı, üç boyutlu sayısal analizlerde ANSYS 13.0 programı kullanılmıştır. Rüzgâr ve hidrokinetik türbinlerde tasarım şartı olarak CL/CD değerini maksimum yapan geometrik ve akım parametreleri optimum değerler olarak belirlenmiştir. CL/CD'nin maksimum değerleri, ikili kanat için 12,053, standart kanat(NACA4412) için ise 21,517 olarak elde edilmiştir. Optimum hücum açıları ikili kanat için 3o, standart kanat için ise 6o olarak elde edilmiştir. Kanatlar stall konumuna ikili kanatta 30o'den sonra, standart kanatta 16o'den sonraki hücum açılarında ulaşmıştır. Dizaynda önemli parametre olan uç hız oranına göre, ikili kanat lamda=3,5 değeri civarında 0,457 maksimum güç katsayısı değerine, standart kanat lamda=5,0 değeri civarında 0,494 maksimum güç katsayısı değerine ulaşmıştır. Su kanalında yapılan deneysel çalışmalarda, ikili kanat için maksimum güç katsayısı 0,424 olarak lamda = 3,48 değerinde, standart kanat için maksimum güç katsayısı 0,463 olarak lamda = 4,92 değerinde elde edilmiştir. Değerlerin sayısal değerlerle uyumlu olduğu görülmüştür. Analizlerde hidrodinamik performans açısından ikili kanadın stall konumuna gelmeden daha geniş bir uç hız oranı çalışma şartlarında çalışabileceği görülmüştür. İkili kanadın maksimum güçte çalıştığı uç hız oranının standart türbinlere göre düşük olması, türbinin düşük devirde çalışmasından dolayı daha emniyetli olması sonucuna varılmıştır. Böylece, hidrokinetik enerjiyi kullanarak gerek büyük akıntılardan kentlerin ihtiyaçlarını, gerekse küçük akıntılardan bireysel ihtiyaçları karşılayabilecek elektrik gücü elde etmek üzere küçük akıntı hızlarında verimli çalışabilecek hidrokinetik türbin modeli geliştirilmiş ve prototip imalatı için hazır hale getirilmiştir.