TY  - JOUR
T1  - Farklı Açıklık Oranlarındaki NACA-0018 Rüzgâr Türbini Kanat Modeli Performansının Sayısal ve Deneysel İncelenmesi
TT  - Numerical and Experimental Investigation of NACA-0018 Wind Turbine Aerofoil Model Performance for Different Aspect Ratios
AU  - Tanürün, Himmet Erdi
AU  - Ata, İsmail
AU  - Canlı, Mehmet Emin
AU  - Acır, Adem
PY  - 2020
DA  - June
DO  - 10.2339/politeknik.500043
JF  - Politeknik Dergisi
PB  - Gazi Üniversitesi
WT  - DergiPark
SN  - 2147-9429
SP  - 371
EP  - 381
VL  - 23
IS  - 2
LA  - tr
AB  - Rüzgâr enerjisinin yararlı enerjiyedönüştürülmesinde kullanılan rüzgâr türbinleri, farklı kanat modellerindenoluşmaktadır. Türbin performansını etkileyen en önemli etkenlerden biri kanatmodeli aerodinamik performansının değişimidir. Rüzgâr türbin kanatlarındakullanılması muhtemel olan NACA-0018 kanat modelinin aerodinamik performansı buçalışma kapsamında, sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Performansanalizi için yapılan sayısal çalışmalar hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD)esasına göre çalışan ANSYS FluentTM 14,5 yazılımında SST (ShearStress Transport) türbülans modeli altında incelenmiştir. Sayısal çalışmalardaReynolds (Re) sayısı 5,7x104 kabul edilmiş, 0°’den 60°’ye kadar her 2,5°’lik hücum açısıiçin analizler tekrarlanmıştır. Deneysel çalışmalar ise açık çevrimli rüzgârtünelinde her 5° hücum açısı için 0°-60° aralığında gerçekleştirilmiştir. Heriki çalışmada da belirlenen hücum açılarında kanat modelinin kaldırma katsayısı(CL), sürükleme katsayısı (CD) ve aerodinamik verimlilik(CL/CD) değerleri bulunmuştur. Sayısal sonuçlara göreaçıklık oranı-1 (AR1) kanat modelinde 32,5°’de irtifa kaybı gözlenirken,açıklık oranı-2 (AR2) kanat modelinde ise 25°’de irtifa kaybı söz konusudur.AR1 ve AR2 kanat modelleri için yapılan deneysel çalışma sonuçlarına göre heriki kanadın CL değeri, sayısal çalışmalar neticesinde elde edilenverilerden sırasıyla %0,41 ve %2,71 oranında daha olumludur. Benzer şekildedeneysel olarak elde edilen CD değerlerinin AR1 ve AR2 kanat modeliiçin sayısal verilerden sırasıyla %6,35 ve %5,16 kadar daha iyi olduğu sonucunaulaşılmıştır. Sayısal çalışma sonucu AR1 ve AR2 kanat modelleri için eldeedilen CL/CD değerleri aynı yapılar için ölçülen deneyselverilerden her bir kanat modeli için sırasıyla %3,86 ve %12,04 daha yüksektir.Hem deneysel hem de sayısal çalışma sonucunda NACA-0018 kanat modelinin ikifarklı açıklık oranına sahip yapılarından AR1 yapısının aerodinamik verimi,irtifa kaybı öncesi ve sonrasında AR2 kanadına göre belirgin bir avantajasahiptir.
KW  - Rüzgâr enerjisi
KW  - rüzgâr türbini
KW  - NACA-0018 kanat modeli
KW  - en-boy oranı
KW  - aerodinamik verim
N2  - Wind turbinesused in the conversion of wind energy into useful energy consist of differentaerofoil models. One of the most important factors affecting turbineperformance is the change in aerodynamic performance of the aerofoil model. Theaerodynamic performance of the NACA-0018 aerofoil model, which is likely to beused in wind turbine blades, has been investigated numerically andexperimentally. Numerical studies for performance analysis were studied usingANSYS FluentTM 14,5 software, which is based on computational fluiddynamics (CFD), using SST (Shear Stress Transport) turbulence model. Innumerical studies, Reynolds (Re) number was accepted as 5,7x104, andthe analyses were repeated for every 2,5° angle of attack from 0° to 60°.Experimental studies were carried out in the open loop wind tunnel between0°-60° for every 5° angle of attack. In both studies, the lift coefficient (CL),drag coefficient (CD) and aerodynamic efficiency (CL/CD)values of the NACA-0018 aerofoil model were determined for selected attackangles. According to the numerical results, a stall occurred at 32,5° angle ofattack for the AR1 model, while at 25° for the AR2 model. Considering with theresults of experimental study for AR1 and AR2, the CL value of bothmodels was 0,41% and 2,71% better than the data obtained as a result ofnumerical studies, respectively. Similarly, it was concluded that theexperimentally obtained CD values were 6.35% and 5.16% better thanthe numerical data for the AR1 and AR2 models, individually. As a result ofnumerical study, the CL/CD values obtained for AR1 andAR2 were 3.86% and 12.04% higher for each aerofoil model than the experimentaldata for the same structures. As a consequence of both experimental andnumerical study, the aerodynamic efficiency of the AR1 structure from thestructures of NACA-0018 aerofoil models having two different aspect ratios hada significant advantage compared to the AR2 before and after the stall.
CR  - [1]Čarija Z., Marušić E., Novak Z. and Fućak S., “Numerical analysis of aerodynamic characteristics of a bumped leading edge turbine blade”, Engineering Review, 34(2): 93–101, (2014).[2] Düz H. ve Yıldız S., “Numerical performance analyses of different airfoils for use in wind turbines”, International Journal	of	Renewable	Energy	Development,	7(2): 151–157, (2018).[3] Erişen A. ve Bakırcı M., “NACA 0012 ve NACA 4412 kanat kesitlerinin yeniden tasarlanarak HAD ile analiz edilmesi”, Mühendislik ve Teknoloji Bilimleri Dergisi, 1: 50–82, (2014).[4] Gugliya S. P., Jaiswal R. Y., Chhajed B. A., Jain V. S., Thakare R. H. (2014). CFD analysis of airfoil NACA 0012. International Journal of Moden Trends in Engineering and Research. 1605-1609, Maharashtra, India, (2018).[5] Patel K.S., Patel S.B., Patel U.B. and Ahuja P.A.P., “CFD analysis of an aerofoil. International Journal of Engineering Research, 3(3): 154–158, (2014).[6] Şahin İ. ve Acır A. “Numerical and experimental investigations of lift and drag performances of NACA 0015 wind turbine airfoil”, International Journal of Materials, Mechanics and Manufacturing, 3(1): 22–25, (2015). [7] Chen J., Wang Q., Zhang S., Eecen P. and Grasso F., “A new direct design method of wind turbine airfoils and wind tunnel experiment”, Applied Mathematical Modelling, 40(3): 2002–2014, (2016).[8] Maulana M.I., Qaedy T.M.A. and Nawawi M., “Design analysis of vertical wind turbine with airfoil variation”, Proceeding of the 4th International Conference and Exhibition on Sustainable Energy and Advanced materials (ICE-SEAM 2015), 1717: 1–6, (2016).[9] Saad M.M.M., Bin Mohd S., Zulkafli M.F. and Shibani W.M.E., “Numerical analysis for comparison of aerodynamic characteristics of six airfoils’’, AIP Conf. Proc., 1831(1):  20004, (2017).[10] Suvanjumrat C., “Comparison of Turbulence Models for Flow Past NACA0015 Airfoil Using OpenFOAM”. Engineering Journal, 21(3), 207–221, (2017). [11] Chumbre V, Rushikesh T, Umatar S and Kerur S.M., “CFD analysis of airfoil sections”, International Research Journal of Engineering and Technology, 5(7): 349–353, (2018).[12] Tanürün, H.E ve Acır, A.,” Modifiye edilmiş NACA-0015 kanat yapısında tüberkül etkisinin sayısal analizi”, Politeknik Dergisi, (2018,) (Baskıda).[13] Xiao S. and Chen Z., “Investigation of Flow over the Airfoil NACA –10-35 with Various Angle of Attack” 2nd International Conference on Mechanical, Material and Aerospace Engineering, 1–10, Wuhan, China, (2018). [14] Ameur H. and Boukhadia K.,. “Numerical Study of Air Flow over a NACA 0015 Wind Turbine Airfoil”, Preprints Journal, (2018), (Baskıda).[15] Rao S.K., Chakravarthy, A.M., Babu, S.G. and Rajesh M., “Modelling And Simulation Of Aerofoil Element”, International Research Journal of Engineering and Tecnology, 5(2): 2056–2059, (2018).[16] Anyoji M., Wakui S., Hamada D. and Aono, H.. “Experimental Study of Owl-Like Airfoil Aerodynamics at Low Reynolds Numbers”, Journal of Flow Control, Measurement & Visualization, 6(3): 185–197, (2018).[17] Rogowski K., Hansen M.O.L., Hansen R., Piechna J. and Lichota, P., "Detached Eddy Simulation Model for the DU-91-W2-250 Airfoil", Journal of Physics: Conference Series, 1037(2); 1–9, (2018).[18] Gore K., Gote A., Govale A., Kanawade A. and Humane S., “Aerodtnamic Analysis of Aircraft Wings Using CFD”, International Research Journal of Engineering and Tecnology, 5(6): 639–644, (2018).[19] http://airfoiltools.com/airfoil/naca4digit. Son erişim tarihi: 13.12.2018.[20] Ansys Fluent 2012. Shear-Stress Transport (SST) k-ω model, Ansys Fluent 12 theory guide. http://www.afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/node67.htm. Son erişim tarihi: 13.12.2018.[21] https://www.sharcnet.ca/Software/Ansys/17.0/en-us/help/flu_ug/flu_ug_mesh_quality.html. Son erişim tarihi: 19.12.2018[22] Ariff M., Salim S. M., Chea, S. C., ''Wall Y + Approach for Dealing with Turbulent Flow Over a Surface Mounted Cube: Part 1 – Low Reynolds Number'', Seventh International Conference on CFD in the Minerals and Process Industries, Australia, 1–6, (2009)[23] Hanumanthu and Rao S.V.K., “CFD Study of Solids Wind Tunnel Wall Effects on Wings Characteristics”, Indian Journal of Science and Technology, 9(45): 1–5, (2016).[24] Medici D., Ivanell S., Dahlberg A. J. and Alfredsson H. P., “The Upstream flow a Wind Turbine: Blockage Effect”, Wind Energy, 14(5), 691–697, (2011).[25] Gunt 2018. HM170 Open cycle wind turbine test equipment data sheet. https://www.gunt.de/images/datasheet/769/HM-170-Open-wind-tunnel-gunt-769-pdf_1_en-GB.pdf. Son erişim tarihi: 01.10.2018.
UR  - https://doi.org/10.2339/politeknik.500043
L1  - https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/708457
ER  -