Numerical and Experimental Investigation of NACA-0018 Wind Turbine Aerofoil Model Performance for Different Aspect Ratios

Abstract

Rüzgâr enerjisinin yararlı enerjiye dönüştürülmesinde kullanılan rüzgâr türbinleri, farklı kanat modellerinden oluşmaktadır. Türbin performansını etkileyen en önemli etkenlerden biri kanat modeli aerodinamik performansının değişimidir. Rüzgâr türbin kanatlarında kullanılması muhtemel olan NACA-0018 kanat modelinin aerodinamik performansı bu çalışma kapsamında, sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. Performans analizi için yapılan sayısal çalışmalar hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) esasına göre çalışan ANSYS Fluent TM 14,5 yazılımında SST (Shear Stress Transport) türbülans modeli altında incelenmiştir. Sayısal çalışmalarda Reynolds (Re) sayısı 5,7x10 4 kabul edilmiş, 0°'den 60°'ye kadar her 2,5°'lik hücum açısı için analizler tekrarlanmıştır. Deneysel çalışmalar ise açık çevrimli rüzgâr tünelinde her 5° hücum açısı için 0°-60° aralığında gerçekleştirilmiştir. Her iki çalışmada da belirlenen hücum açılarında kanat modelinin kaldırma katsayısı (CL), sürükleme katsayısı (CD) ve aerodinamik verimlilik (CL/CD) değerleri bulunmuştur. Sayısal sonuçlara göre açıklık 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 her iki kanadın CL değeri, sayısal çalışmalar neticesinde elde edilen verilerden sırasıyla %0,41 ve %2,71 oranında daha olumludur. Benzer şekilde deneysel olarak elde edilen CD değerlerinin AR1 ve AR2 kanat modeli için sayısal verilerden sırasıyla %6,35 ve %5,16 kadar daha iyi olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Sayısal çalışma sonucu AR1 ve AR2 kanat modelleri için elde edilen CL/CD değerleri aynı yapılar için ölçülen deneysel verilerden her bir kanat modeli için sırasıyla %3,86 ve %12,04 daha yüksektir. Hem deneysel hem de sayısal çalışma sonucunda NACA-0018 kanat modelinin iki farklı açıklık oranına sahip yapılarından AR1 yapısının aerodinamik verimi, irtifa kaybı öncesi ve sonrasında AR2 kanadına göre belirgin bir avantaja sahiptir.

Numerical Investigation of Radius Dependent Solidity Effect on H-Type Vertical Axis Wind Turbines

“…At the same time, turbulence kinetic energy has been observed to be more intense in areas with flow separation. These results are similar to other studies in the literature [38].…”

Numerical Analysis of NACA 6409 and Eppler 423 Airfoils

“…In the literature, there are studies on symmetrical profiles, which are widely used in turbine blades and airfoils of UAVs. The aerodynamic properties NACA 0018 were investigated numerically and experimentally with two different aspect ratios [18]. The aerodynamic properties of the humpback whale were numerically examined in the modified NACA 0015 and it was determined that the modified M1 airfoil provided an improvement of 3.81% [19].…”

NACA0009 ve NACA4415 Kanat Profillerinin Sayısal ve İstatistiksel Aerodinamik Performans Analizi

“…An airfoil with the lowest drag and highest lift coefficients should be used during the flow [1][2][3][4]. In the literature, there are studies examining many airfoil behaviors [5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20]. In most of these studies, many angles of attack were discussed.…”