Savonius rüzgar türbinlerinde Reynolds sayısının etkisinin nümerik olarak incelenmesi
Yatay eksenli rüzgar türbinlerinin yaygın olarak kullanılmalarının başlıca nedeni, kuşkusuz, yüksek enerji verimliliğine sahip olmalarıdır. Ancak bu tip türbinlerin geometrik yapıları gereği üretimleri görece zordur. Bir düşey eksenli rüzgar türbini olan Savonius rüzgar türbini ise, çok daha ilkel bir geometriye sahiptir. Bundan ötürü, üretim olanaklarının ve yöntemlerinin kısıtlı olduğu bölgelerde, düşük enerji verimliliğine rağmen halen bir alternatif olarak önemini korumaktadır. Bu çalışmada, Reynolds sayısının, bir Savonius rüzgar türbininin performansına etkisi, hesaplamalı akışkanlar dinamiği simülasyonları yardımıyla incelenmiştir. Çalışmada, iki boyutlu, sıkıştırılamaz, daimi olmayan ve türbülanslı akış kabulleri altında, sonlu hacimler yöntemine dayalı ANSYS Fluent ticari yazılımı kullanılmıştır. Deneysel literatür verileri ışığında doğrulanan nümerik yöntem kullanılarak gerçekleştirilen simülasyonlar ile, türbin çapı cinsinden tanımlı Reynolds sayısının 4×104, 4×105, 4×106, 8×106 ve 20×106 değerlerinde performans karakteristikleri karşılaştırılmıştır. Buna göre, Reynolds sayısının 4×106 değerinde en yüksek güç faktörü değerine ulaşılmış olup bu çalışma noktasında devirlilik sayısı 1.0 ve güç faktörü değeri 0.27 olarak bulunmuştur.
___
- Akwa, J. V., da Silva Júnior, G. A. ve Petry, A. P.
(2012). Discussion on the verification of the
overlap ratio influence on performance
coefficients of a Savonius wind rotor using
computational fluid dynamics, Renewable
Energy, 38, 1, 141-149.
- Akwa, Vicente, J., Vielmo, H. A. ve Petry, A. P.,
(2012). A review on the performance of Savonius
wind turbines, Renewable and Sustainable
Energy Reviews, 16, 5: 3054-3064.
- Altan, B. D., Atılgan, M. ve Özdamar, A. (2008). An
experimental study on improvement of a
Savonius rotor performance with curtaining,
Experimental Thermal and Fluid Science, 32, 8,
1673-1678.
- Anonim, (2014). ANSYS Fluent 14 Theory Guide,
ANSYS Inc, USA.
- Blackwell, B. F., Sheldahl, R. F. ve Feltz, L. V.,
(1977). Wind tunnel performance data for twoand
three-bucket Savonius rotors, Albuquerque,
NM: Sandia Laboratories.
- D’Alessandro, V., Montelpare, S., Ricci, R. ve
Secchiaroli, A. (2010). Unsteady Aerodynamics
of a Savonius wind rotor: a new computational
approach for the simulation of energy
performance. Energy, 35, 8, 3349-3363.
- Driss, Z., Mlayeh, O., Driss, D., Maaloul, M. ve
Abid, M. S. (2014). Numerical simulation and
experimental validation of the turbulent flow
around a small incurved Savonius wind rotor,
Energy, 74, 506-517.
- Ducoin, A., Shadloo, M. S. ve Roy, S. (2017). Direct
Numerical Simulation of flow instabilities over
Savonius style wind turbine blades, Renewable
Energy, 105, 374-385.
- Gasch, R., Twele, J. (2011). Wind power plants:
fundamentals, design, construction and
operation. Springer Science and Business Media.
- Menet, J., Bourabaa, N., (2004). Increase in the
Savonius rotors efficiency via a parametric
investigation, Proceedings of European Wind
Energy, Londra.
- Menter, F. R., (1994). Two-equation eddy-viscosity
turbulence models for engineering applications,
AIAA Journal, 32, 8, 1598-1605.
- Moné, C., Stehly, T., Maples, B. ve Settle, E.
(2015), 2014 Cost of Wind Energy.
- Morshed, K. N., Rahman, M., Molina, G. ve Ahmed,
M. (2013). Wind tunnel testing and numerical
simulation on aerodynamic performance of a
three-bladed Savonius wind turbine,
International Journal of Energy and
Environmental Engineering, 4, 1, 1-14.
- Sarma, N. K., Biswas, A. ve Misra, R. D. (2014).
Experimental and computational evaluation of
Savonius hydrokinetic turbine for low velocity
condition with comparison to Savonius wind
turbine at the same input power, Energy
Conversion and Management, 83, 88-98.
- Sigurd, J. S., (1929). Rotor adapted to be driven by
wind or flowing water, U.S. Patent No. 1 697
574, 1 Ocak 1929.
- Sun, X., Luo, D., Huang, D. ve Wu, G. (2012).
Numerical study on coupling effects among
multiple Savonius turbines, Journal of
Renewable and Sustainable Energy, 4, 5, 053107.
- Zhou, T. ve Rempfer, D. (2013). Numerical study of
detailed flow field and performance of Savonius
wind turbines, Renewable energy, 51, 373-381.