仿生涡轮叶片设计中的气动外形优化

IF 2.6 4区工程技术 Q1 Engineering

Journal of Marine Engineering and Technology Pub Date : 2023-10-24 DOI:10.58771/joinmet.1317372

Gülsüm KILIÇ, Asım Sinan KARAKURT

{"title":"仿生涡轮叶片设计中的气动外形优化","authors":"Gülsüm KILIÇ, Asım Sinan KARAKURT","doi":"10.58771/joinmet.1317372","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Rüzgâr enerjisi teknolojisi, rüzgârın türbin kanatlarını döndürmesi sonucu mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüşmesi esasına dayanır. Rüzgâr türbininin kurulacağı yerin rüzgâr potansiyeli, verimli bir elektrik üretimi için oldukça önemlidir. Türbinlerde kullanılan jeneratör tipi, kanat aerodinamiği ve kanat sayısı verimi etkileyen faktörlerdendir. Kanat profili, kanat yapısı ve sürüklenme katsayısının kaldırma katsayısına oranı da (CL/CD) verimlilik bakımından türbin performansını etkileyen önemli parametrelerdir. Farklı kanat profillerinde aynı hücum açısında (CL/CD) oranı farklılık gösterebilmektedir. Bu çalışmada biyomimikri yöntemi ile baykuş kanadı formundan ilham alınarak NACA-4412 profili üzerinde kanal açılmıştır. Kanallar, kanal genişliği 12 mm ve kanal derinliği kanat profilinin yüzeyinin %10 oranında küçültülmesiyle tüm yüzeyde 40 mm mesafe ile 5 tane olacak şekilde oluşturulmuştur. Farklı Reynolds sayılarında ve farklı hücum açılarında analizler gerçekleştirilmiştir. Kanallı model için sürüklenme katsayısı(CD) ve kaldırma katsayısı(CL) değerleri elde edilmiştir. Kanallı ve kanalsız model için analizlerin gerçekleştirildiği hücum açıları ve Reynolds sayılarında kaldırma katsayısı/sürüklenme katsayısı (CL/CD) oranları kıyaslanmıştır. Yapılan analizler sonucunda kanal açılmış kanat profilinin CL/CD oranın daha yüksek olduğu görülmüştür. Referans modelden daha iyi bir performansa sahip olduğu anlaşılmıştır.","PeriodicalId":50152,"journal":{"name":"Journal of Marine Engineering and Technology","volume":"99 9","pages":"0"},"PeriodicalIF":2.6000,"publicationDate":"2023-10-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"Biyonik Türbin Kanadı Tasarımında Aerodinamik Form Optimizasyonu\",\"authors\":\"Gülsüm KILIÇ, Asım Sinan KARAKURT\",\"doi\":\"10.58771/joinmet.1317372\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Rüzgâr enerjisi teknolojisi, rüzgârın türbin kanatlarını döndürmesi sonucu mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüşmesi esasına dayanır. Rüzgâr türbininin kurulacağı yerin rüzgâr potansiyeli, verimli bir elektrik üretimi için oldukça önemlidir. Türbinlerde kullanılan jeneratör tipi, kanat aerodinamiği ve kanat sayısı verimi etkileyen faktörlerdendir. Kanat profili, kanat yapısı ve sürüklenme katsayısının kaldırma katsayısına oranı da (CL/CD) verimlilik bakımından türbin performansını etkileyen önemli parametrelerdir. Farklı kanat profillerinde aynı hücum açısında (CL/CD) oranı farklılık gösterebilmektedir. Bu çalışmada biyomimikri yöntemi ile baykuş kanadı formundan ilham alınarak NACA-4412 profili üzerinde kanal açılmıştır. Kanallar, kanal genişliği 12 mm ve kanal derinliği kanat profilinin yüzeyinin %10 oranında küçültülmesiyle tüm yüzeyde 40 mm mesafe ile 5 tane olacak şekilde oluşturulmuştur. Farklı Reynolds sayılarında ve farklı hücum açılarında analizler gerçekleştirilmiştir. Kanallı model için sürüklenme katsayısı(CD) ve kaldırma katsayısı(CL) değerleri elde edilmiştir. Kanallı ve kanalsız model için analizlerin gerçekleştirildiği hücum açıları ve Reynolds sayılarında kaldırma katsayısı/sürüklenme katsayısı (CL/CD) oranları kıyaslanmıştır. Yapılan analizler sonucunda kanal açılmış kanat profilinin CL/CD oranın daha yüksek olduğu görülmüştür. Referans modelden daha iyi bir performansa sahip olduğu anlaşılmıştır.\",\"PeriodicalId\":50152,\"journal\":{\"name\":\"Journal of Marine Engineering and Technology\",\"volume\":\"99 9\",\"pages\":\"0\"},\"PeriodicalIF\":2.6000,\"publicationDate\":\"2023-10-24\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Journal of Marine Engineering and Technology\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.58771/joinmet.1317372\",\"RegionNum\":4,\"RegionCategory\":\"工程技术\",\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"Q1\",\"JCRName\":\"Engineering\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Journal of Marine Engineering and Technology","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.58771/joinmet.1317372","RegionNum":4,"RegionCategory":"工程技术","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q1","JCRName":"Engineering","Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

摘要

风能技术的基础是通过风力带动涡轮叶片旋转，将机械能转化为电能。风力涡轮机安装地点的风能潜力对高效发电非常重要。涡轮机使用的发电机类型、叶片空气动力学和叶片数量都是影响效率的因素。叶片外形、叶片结构和阻力系数与升力系数之比（CL/CD）也是影响涡轮机效率的重要参数。在不同的机翼中，同一攻角下的（CL/CD）比值可能不同。在本研究中，利用仿生学方法，受猫头鹰翼型启发，在 NACA-4412 剖面上开辟了一条通道。通道宽度为 12 毫米，深度为 5 个通道，整个表面的间距为 40 毫米。在不同雷诺数和不同攻角下进行了分析。获得了管道模型的阻力系数（CD）和升力系数（CL）值。在对有导管和无导管模型进行分析的攻角和雷诺数下，比较了升力系数/阻力系数（CL/CD）比。分析结果表明，导管机翼的 CL/CD 比值更高。据此可知，它比参考模型具有更好的性能。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

查看原文本刊更多论文

Biyonik Türbin Kanadı Tasarımında Aerodinamik Form Optimizasyonu

Rüzgâr enerjisi teknolojisi, rüzgârın türbin kanatlarını döndürmesi sonucu mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüşmesi esasına dayanır. Rüzgâr türbininin kurulacağı yerin rüzgâr potansiyeli, verimli bir elektrik üretimi için oldukça önemlidir. Türbinlerde kullanılan jeneratör tipi, kanat aerodinamiği ve kanat sayısı verimi etkileyen faktörlerdendir. Kanat profili, kanat yapısı ve sürüklenme katsayısının kaldırma katsayısına oranı da (CL/CD) verimlilik bakımından türbin performansını etkileyen önemli parametrelerdir. Farklı kanat profillerinde aynı hücum açısında (CL/CD) oranı farklılık gösterebilmektedir. Bu çalışmada biyomimikri yöntemi ile baykuş kanadı formundan ilham alınarak NACA-4412 profili üzerinde kanal açılmıştır. Kanallar, kanal genişliği 12 mm ve kanal derinliği kanat profilinin yüzeyinin %10 oranında küçültülmesiyle tüm yüzeyde 40 mm mesafe ile 5 tane olacak şekilde oluşturulmuştur. Farklı Reynolds sayılarında ve farklı hücum açılarında analizler gerçekleştirilmiştir. Kanallı model için sürüklenme katsayısı(CD) ve kaldırma katsayısı(CL) değerleri elde edilmiştir. Kanallı ve kanalsız model için analizlerin gerçekleştirildiği hücum açıları ve Reynolds sayılarında kaldırma katsayısı/sürüklenme katsayısı (CL/CD) oranları kıyaslanmıştır. Yapılan analizler sonucunda kanal açılmış kanat profilinin CL/CD oranın daha yüksek olduğu görülmüştür. Referans modelden daha iyi bir performansa sahip olduğu anlaşılmıştır.

求助全文

通过发布文献求助，成功后即可免费获取论文全文。去求助

来源期刊

Journal of Marine Engineering and Technology 工程技术-工程：海洋

CiteScore

5.20

自引率

0.00%

发文量

审稿时长

>12 weeks

期刊介绍： The Journal of Marine Engineering and Technology will publish papers concerned with scientific and theoretical research applied to all aspects of marine engineering and technology in addition to issues associated with the application of technology in the marine environment. The areas of interest will include: • Fuel technology and Combustion • Power and Propulsion Systems • Noise and vibration • Offshore and Underwater Technology • Computing, IT and communication • Pumping and Pipeline Engineering • Safety and Environmental Assessment • Electrical and Electronic Systems and Machines • Vessel Manoeuvring and Stabilisation • Tribology and Power Transmission • Dynamic modelling, System Simulation and Control • Heat Transfer, Energy Conversion and Use • Renewable Energy and Sustainability • Materials and Corrosion • Heat Engine Development • Green Shipping • Hydrography • Subsea Operations • Cargo Handling and Containment • Pollution Reduction • Navigation • Vessel Management • Decommissioning • Salvage Procedures • Legislation • Ship and floating structure design • Robotics Salvage Procedures • Structural Integrity Cargo Handling and Containment • Marine resource and acquisition • Risk Analysis Robotics • Maintenance and Inspection Planning Vessel Management • Marine security • Risk Analysis • Legislation • Underwater Vehicles • Plant and Equipment • Structural Integrity • Installation and Repair • Plant and Equipment • Maintenance and Inspection Planning.