Effects of inflow boundary layer on the wake characteristics of a radially non-uniform porous disc
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, HAVACILIK VE UZAY MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ANAS ABDULRAHİM
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Oğuz Uzol
Eş Danışman: Mustafa Perçin
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında radyal olarak değişken gözenekliliğe sahip bir gözenekli diskin giriş sınır tabaka akış etkisi altındaki iz bölgesi karakteristikleri ortalama akış, türbülans ve iz bölgesi ölçeklendirme yönlerinden deneysel olarak incelenmiştir. Gözenekli disk, düz bir arazi üzerindeki nötr atmosferik sınır tabakayı temsil eden bir sınır tabakanın içine çeşitli konumlarda yerleştirilmiş ve bu konumlarda gözenekli diskin iz bölgesinde 7.5 çap akışaltı uzaklığa kadar iki-boyutlu, iki-bileşenli parçacık görüntülemeli hız ölçümü tekniği kullanılarak deneysel ölçümler gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar normal şartlar altında simetrik olan iz bölgesi hız profillerinin sınır tabakanın içindeyken disk önündeki hız profili nedeniyle disk orta çizgisi etrafında eğildiğini ve kırıldığını göstermektedir. Türbülans kinetik enerjisi, türbülans kinetik enerjisi üretimi ve Reynolds kayma gerilmesi seviyelerinin iz bölgesinde orta çizgi etrafında asimetrik olduğu görülmüştür. Türbülans kinetik enerji üretimi orta çizgi üzerinde daha yüksektir. Disk önündeki hız profili nedeniyle iz bölgesi orta noktası aşağı doğru (rüzgar tüneli alt duvarına doğru) kaymaktadır. Bu durum, literatürdeki gerçek boyutlu rüzgar türbini üzerinde yapılan gözlemlere ters düşmektedir. İz bölgesinin her iki tarafı için ayrı ayrı hesaplanan, hız profilinin yerel gerilmesinin ortalama gerilmesine oranına dayalı belirlenmiş uygun ölçeklendirme parametreleri kullanılarak hem akış yönündeki hem de akışa dik yönderki asimetrik ve çarpık hız profillerinin sabit bir dağılıma indirgenmesi mümkün olmaktadır. Rüzgar türbini iz bölgelerinin analitik modeller kullanılarak doğru bir şekilde öngörülebilmesi için iz bölgesi büyüme oranının doğru değerlendirilebilmesi kritik öneme sahiptir. Rüzgar tünellerinde rüzgar türbinlerinin iz bölgelerini benzeştirebilmek amacıyla kullanılan gözenekli disklerin iz bölgesi büyüme oranı parametreleri özellikle düşük ortam türbülans yoğunluğunda rüzgar türbinlerine göre çoğunlukla daha yüksektir. Bir gözenekli diskin ve bir rüzgar türbini tarafından akışa eklenen türbülansın farklılıkları da farklı ortam türbülans yoğunluğu koşullarında araştırılmıştır. Disk ve rotor iz bölgesi türbülansı ile birlikte eksenel indükleme faktörünü de hesaba katan yeni bir denklem önerilmiştir. Buna ek olarak, gözenekli diskler ve rüzgar türbinlerine ait deneysel veri Bastankhah ve Porté-Agel ve Ishihara ve Qian iz bölgesi modelleri ile yapılan tahminler ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar yeni önerilen iz bölgesi büyüme oranı denkleminin genel olarak daha iyi çalıştığını ve iz bölgesi modellerine eklenerek gerçek boyutlu rüzgar türbinlerinin iz bölgelerinin tahmininde kullanılabilme potansiyelinin olduğunu göstermektedir.