AERODYNAMIC AND HYDRODYNAMIC INVESTIGATIONS ON UPSCALING EFFECTS AND OPTIMIZATION OF OFFSHORE WIND TURBINES
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: MUHAMMAD JUANDA PUTRA
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Elif Oğuz
Eş Danışman: Nilay Sezer Uzol
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Geleneksel fosil yakıtların kıtlığı ve emisyon sorunları, son on yılda yenilenebilir enerjiye hızlı bir geçişe neden olmuştur. Yenilenebilir enerjinin en ucuz ve en gelişmiş biçimlerinden biri olan rüzgar enerjisinin enerji piyasasına öncülük etmesi beklenmektedir. Yukarı ölçeklendirilmiş rüzgar türbinlerinin rotor boyutu, güç üretimini arttırdığından ve rüzgar türbinlerinin işletim ve bakım maliyetlerini önemli miktarda azalttığından, son zamanlardaki eğilim daha büyük rüzgar türbinleri geliştirmektir. Ancak, ulaşım sorunları nedeniyle karadaki rüzgar türbinlerinin tasarımında katı sınırlamalar vardır. Gürültü sorunları, arazi kullanımı ve arazi pürüzlülüğünün rüzgar hızının dikey dağılımı üzerindeki etkileri ile birlikte açık deniz (deniz üstü) rüzgar enerjisi daha popüler hale gelmiştir. Bu çalışma, yüzer açık deniz (deniz üstü) rüzgar türbinlerinin yukarı ölçeklendirilmesinin aerodinamik ve hidrodinamik etkilerini araştırmayı amaçlamaktadır. Bu amaçla, OC4DeepCwind yarı-batık yüzer platform üzerinde 20 MW'a kadar NREL 5 MW, IEA 10 MW ve IEA 15 MW'ın ölçek büyütme süreci sunulmuş ve performansları karşılaştırılmıştır. Yukarı ölçeklendirilmiş türbinlerin performansını artırmak için, HARP_Opt aracılığıyla çok amaçlı bir Genetik Algoritma (GA) ile birleştirilmiş pala elemanı momentum teorisini kullanan bir aerodinamik optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, optimize edilmiş kanadın kompozit tüm cam yerleşimi, Co-Blade'de Klasik Laminasyon Teorisi (CLT) ile analiz edilmiştir. Açık kaynaklı kod OpenFAST, yüzer platformlardaki hidrodinamik yük ile birlikte rotor ve kule üzerindeki aero-elastik etkileri analiz etmek için kullanılmaktadır. Sonuçlar yukarı ölçeklendirmenin uygulanabilir ve faydalı olduğunu göstermektedir. Yukarı ölçeklendirme, tüm serbestlik derecelerinde (DoF) doğal periyodu artırır ve FOWT'nin dinamik davranışlarını azaltır, bu da referans türbinlerle aynı dalga uyarımı altında daha az hareketle sonuçlanır. Yukarı ölçeklendirme ile ayrıca üretilen gücü arttırdığında gösterildi ve yukarı ölçeklendirilmiş kanadın optimizasyonu, türbinlerin performansını ihtiyatlı tahminle iyileştirdi. Kanat uzunluğunun doğrusal ölçeklendirme kuralından daha fazla artırılması ile ölçeği yükseltilmiş türbinlerin etkilerini azaltmak mümkün olabilmektedir.