Rüzgar Türbini Kanatlarının Aerodinamik Analizi: Sayısal Bir Çalışma


YILMAZ I., Avcı A., Aköz E.

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, cilt.13, sa.2, ss.641-652, 2025 (Hakemli Dergi) identifier

Özet

Bu çalışmada, FX 63-137, NACA 6415, NACA 63-415 olmak üzere farklı rüzgar türbini kanatlarının aerodinamik performansı incelenmiştir. XFLR5, 1.5x105 ile 1x106 aralığındaki Re değerlerindeda ve düşük hücum açılarında (00≤α≤200) rüzgâr türbini kanatlarının analizini yapmak için kullanılmıştır. Rüzgâr türbini kanatlarının taşıma kuvveti (CL), sürükleme kuvveti (CD) ve eğim momenti (CM) katsayıları ve CL/CD oranı değerlendirilmiştir. XFLR5 kullanılarak elde edilen CL ile literatürden elde edilen CL değerleri karşılaştırılmış ve birbirleriyle uyumlu oldukları bulunmuştur. Sayısal analizlere göre, aerodinamik verimlilik olarak adlandırılan en yüksek CL/CD oranı, 1x106 Re değeri için FX63-137 kanadında 109.14 olarak elde edilirken, en düşük kaldırma katsayısı-sürükleme katsayısı oranı 2.63 olarak NACA 63-415 kanadında elde edilmiştir. Ayrıca, NACA 63-415 kanat profili için maksimum CL/CD oranı 104.28 iken, NACA6415 kanat profili için bu oran 102.11 olmuştur. Analiz sonuçları, CL/CD oranının hücum açısının artmasıyla durma açısına kadar arttığını ve daha sonra incelenen tüm kanatlarda azalmaya başladığını göstermektedir.
In this study, the aerodynamic performances of different wind turbine blades including FX 63- 137, NACA 6415, NACA 63-415 have been numerically investigated. XFLR5 has been employed to analyze the wind turbine blade at Reynolds numbers (Re) ranging from 1.5x105 to 1x106 and low angles of attack (00≤α≤200). The lift (CL), drag(CD), and pitch moment (CM) coefficients, and CL/CD ratio of the wind turbine blades have been evaluated. Numerical lift coefficients obtained using XFLR5 and lift coefficients from the literature have beeen compared and it has been found that they have been compatible with each other. According to numerical analyzes, the highest CL/CD ratio, as called aerodynamic efficiency, was obtained as 109.14 with FX63-137 blade at Reynolds number (Re) of 1x106, the lowest CL/CD ratio was obtained as 2.63 with NACA 63-415 blade. Also, the maximum CL/CD ratio with the NACA 63-415 blade profile was 104.28, while that for the NACA6415 blade profile was 102.11 at Re of 1x106. The analysis results show that CL/CD ratio increases with the increase in the angle of attack up to the stall angle, and then begins to decrease in all studied blades.