Rüzgar türbini kanatları üzerinde oluşan sınır tabaka akışının aktif yöntemler ile kontrolü

Bu tez çalışmasında, sınır tabaka akışı aktif kontrol yöntemlerinden biri olan, sınır tabakadan kanat içerisine hava emilmesi prensibine dayanan emme tekniği kullanılarak, bir rüzgar türbini kanadının aerodinamik performansının arttırılması hedeflenmiştir. Emme işlemi daimi bir jet vasıtasıyla gerçekleştirilmiş, kanat modeli olarak rüzgar türbini uygulamalarında yaygın olarak kullanılan S809 kanat profili tercih edilmiştir. Tez çalışmasında iki ayrı numerik çalışma yapılmış ve birinci numerik çalışmanın parametreleri olarak üç ayrı jet konumu (Ljet=0,1c, 0,26c, 0,36c) ve üç ayrı jet hızı oranı (Rjet=0,1, 0,3, 0,5) seçilmiştir. İkinci numerik çalışmanın parametreleri olarak dört ayrı hücum açısı (α=8°, 10°, 12°, 14,24°), dokuz ayrı jet konumu (Ljet=0,1c, 0,2c, 0,3c, 0,45c, 0,5c, 0,54c, 0,55c, 0,72c, 0,945c) ve üç ayrı jet hızı oranı (Rjet=0,1, 0,2, 0,3) seçilmiştir. Her iki numerik çalışma için emme jeti genişliği sabit olup veter uzunluğunun %2,5'i kadardır ve emme jeti açısı (θjet) bölgesel jet yüzeyine 90° olacak şekilde ayarlanmıştır. İki boyutlu, sıkıştırılamaz, sürekli, türbülanslı ve viskoz akış için sayısal analiz; birinci numerik çalışma için α=15° hücum açısında ve Re=106'da, ikinci numerik çalışma için α=8°, 10°, 12°, 14,24° hücum açılarında ve Re=2x106'da, SST k-ω türbülans modeli kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Birinci numerik çalışmada ilk olarak emme jeti konumunun etkisi, ardından en iyi sonucu veren emme jeti konumu seçilerek emme jeti hızı oranının etkisi araştırılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde en iyi sonuç, emme jeti konumu 0,36c (Jet-3) ve emme jeti hızı oranı 0,5 olduğunda alınmıştır. Jet kontrolsüz duruma göre CL/CD oranı 17,92'den 273,03'e yükselmiştir. İkinci numerik çalışmada ilk olarak emme jetinin kanat aerodinamik performansına olumlu etki yaptığı görülmekle birlikte, en iyi jet konumunun ve jet hızı oranının 0,3c ve 0,3 olduğu sonucuna varılmıştır. Emme jeti konumunun kuyruk kenarına fazla yaklaşması durumunda artık, kanat aerodinamik performansına olumlu etkisi devam etmemektedir. İkinci numerik çalışmada son olarak dört ayrı hücum açısında da CL/CD'nin en yüksek değer aldığı jet konumunun 0,5c olduğu sonucuna varılmıştır. Bu konumun ötesine geçildiğinde ise, örneğin jet konumu Ljet=0,55c olduğunda, uygulanan emme jetinin şiddetinden bağımsız olarak, CL/CD oranı azalma eğilimi göstermiştir.