2009 – 2010 Akademik Yılı Bitirme Projesi Posterleri (II)
Hurşit Akpınar – Yelda Özdil
Rüzgar Türbini Kanatlarında Slat Kullanımının Rüzgar Türbinine Etkileri
Kadir Yüksel
Çerçeve Yanal Karalılık Analizi (Frame Lateral Stability Analysis)
Mehmet Nurullah Balcı – Serkan Berkay Körpe
Yüksek Binalarda Cephe Kaplama Malzemesinin Seçimi için Rüzgar Kaynaklı Dış Cephe Yüklerinin Deneysel İncelenmesi ve Sayısal Analizi
MUSTAFA MUTLU ARAS
Küçük Bir Rüzgar Türbini Tasarımı İmalatı ve Performans Testleri
Fatma Burçin Şanlı – Nazlı Buharalı
Elektro-Mekanik ABS Fren Sisteminin Tasarımı ve İmalatı
Serhat Sueri – Ongun Berk Kazancı
50 W Gücünde Güneş ve Rüzgar Enerjisi Kullanan Melez Bir Üçlü Üretim
Modülünün Matematiksel Modelin Oluşturulması ve İlk Örnek Üretimi
BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ
RÜZGAR TÜRBİNİ KANATLARINDA SLAT KULLANIMININ RÜZGAR TÜRBİNİNE ETKİLERİ
TÜRBİNİNE ETKİLERİ
Hazırlayanlar Yelda ÖZDİL / Hurşit AKPINAR
Proje Danışmanı Prof. Dr. Tahir YAVUZ
Projenin Amacı
Kullanılan rüzgar türbini kanatları standart Kullanılan rüzgar türbini kanatları standart kanat olup, ürettikleri maksimum lift katsayısı kanat olup, ürettikleri maksimum lift katsayısı
Ölçümler
p, y
p, y
1,5 civarında, kanadın stall açısı ise yaklaşık 1,5 civarında, kanadın stall açısı ise yaklaşık olarak 15 derece civarındadır. Bu rüzgar olarak 15 derece civarındadır. Bu rüzgar türbinleri kullanılarak ekonomik olarak enerji türbinleri kullanılarak ekonomik olarak enerji üretilebilecek minimum rüzgar hızı 7 m/s üretilebilecek minimum rüzgar hızı 7 m/s civarındadır.
civarındadır. Bu projenin amacı mevcut rüzgar Bu projenin amacı mevcut rüzgar profili kanatlarına slat ilave edilerek maksimum profili kanatlarına slat ilave edilerek maksimum kaldırma kuvveti katsayısını yakalayabilen kaldırma kuvveti katsayısını yakalayabilen optimum kanat slat arasındaki mesafeyi ve optimum kanat slat arasındaki mesafeyi ve optimum hücum açısını belirlemektir.
optimum hücum açısını belirlemektir.
Slat nedir? Basınç Dağılımı
Slatsız Kanat
Slat nedir?
Kanat profilinin hücum kenarında hareketli olan açık kısmına slat denir.
Slatlı Kanat
Deneyler
Kanat ve Slat Üretimi
CL katsayısı, h/c=0,1875, α=25
SONUÇLAR
Deneysel;Optimum h/c= 0,1875 Optimum stall açısı=24 Kanat olarak NACA 4412
profili, slat olarak ise NACA 6411 profili seçilmiştir. Kanat ve slat ahşaptan üretilmiştir.
Basınç Dağılımı
(CL)max=2,8 Sayısal;Optimum h/c= 0,1875
Optimum stall açısı=25 (CL)max=3,1775
Slatlı ve Slatsız 2 kanatlı rüzgar
Slatlı 2 kanatlı Rüzgar Türbininin ürettiği güç, Slatsız 2 kanatlı rüzgar türbininin ürettiği güçten %12,81 daha fazla olduğu saptanmıştır.
Slatlı kanat kullanılarak;
Slat- kanat kombinasyonu
CL/CD, h/c=0,1875, α=25
CFD Analizi
Gambit programı kullanılarak bir ağ yapısı oluşturulmuştur.
Slatlı ve Slatsız 2 kanatlı rüzgar
türbini performansları ¾Rüzgardan enerji üretilebilmesi için minimum rüzgar hızı 7 m/s’
den 4 m/s civarına düşecektir.
¾Ülkemizde verimli rüzgar alanları yeniden belirlenerek, 47.849 MW’
tan 60.000-70.000 MW’ a yükselecektir.
¾Yenilebilir enerjideki bu artış dışarı enerji bağımlılığını belirli ölçülerde azaltacaktır
Deneyler rüzgar tüneli içinde yapılmıştır.
Rüzgar Tüneli
Fluent programında çözüm süresinin kısalığı, ekonomik oluşu ve türbo makinelerde kullanabilirliğinden dolayı türbülans modeli olan Spalart Allmaras kullanılmıştır.
ölçülerde azaltacaktır.
¾Ülkemizdeki karbondioksit salınımının belirli oranda azaltacaktır.
¾Su türbinlerinde slatlı kanat kullanılarak ülkemizde düşük hızdaki hidrokinetik enerji’ den ekonomik olarak enerji üretilebilecektir.
Ağ Yapısı
BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Hazırlayan: Kadir YÜKSEL
Danışman: Yrd. Doç. Dr B. Cenk BALÇIK
PROJENİN AMACI UÇAK YAPISINDA ÇERÇEVE (FRAME)
PROJENİN AMACI
Uçak yapılarındaki “çerçeve yanal kararlılığı” konusunun araştırılması ve TAI için bu konuda “A400M” projesi kapsamında doğrulama programının yazılmasıdır.
UÇAK YAPISINDA ÇERÇEVE (FRAME) Uçağın iskelet yapısında, kuyruk kısmından kokpite kadar belli aralıklarla birbirine paralel olarak konulurlar.
Genellikle halka biçimdedirler.
Uçağın dış ve iç her türlü kuvvet ve yüke, radyal olarak destek sağlayan önemli bir yapı elemanıdır. Silindirik kabuğun dairesel kesit biçimindeki şeklinin
k ğl l
korunmasını sağlarlar.
ÇERÇEVE YANAL KARARLILIĞI NEDİR?
U k l d l k itik ğ ti i ükl k ld kl d ö llikl l d t ği t li l d ğ
Airbus A400M İskelet Yapısı
Uçak gövde yapısında çerçeve ve çerçeve dizilişi Çerçevenin de dahil olduğu bir panel eğme testi
Uçak yapılarında çerçeveler, kritik eğme momentini aşan yüklere maruz kaldıklarında, özellikle yanal desteğin yeterli olmadığı durumlarda yüklere karşı olan kararlılığını sağlayamazlar ve flanş kısımlarında yanlara doğru burkulmalar, plastik deformasyonlar
meydana gelir.
Bu burkulmaların hangi veya ne kadarlık kuvvet ya da momentlerden oluştuğu; oluşma sınır değerlerine göre dizayn koşulları, çerçeve yanal kararlılık analizi ile belirlenir.
FLS Analyser PROGRAMI Program TAI’ deki mevcut post-
PROGRAM İÇİN ÇÖZÜM METODUNUN BELİRLENMESİ işlem programlarının doğrulamasını
yapmaktadır. Bu programların verdiği çıktı dosyalarını, girdi olarak alarak kendi hesapladığı değerlerle karşılaştırılmasına imkan vermekte- dir.
Her hesaplama sonunda ayrıntılı rapor verebilmektedir.
Programın algoritmasının oluşturulması ve algoritmasındaki çerçeve yanal kararlılığı hesabı için gerekli yöntem şu esaslar altında belirlenmiştir:
¾Geometrik girdilerin uygunluğu; TAI’
de var olan çerçeve geometrilerinin analizinin yapılabilmesi,
¾Adil bir karşılaştırma için, mevcut post-işlem programının çıktı
p ş p g ç
dosyalarındaki veri tipleriyle uyumluluk.
SONUÇ
Programın verdiği sonuçlar, TAI’ deki mevcut post- işlem programının verdiği sonuçlarla karşılaştırılmış ve çerçeve yanal kararlılığı için doğrulama çalışması
Programın girdi bölümü arayüzü
ç ş ş ş ç ç y ğ ç ğ ç ş
gerçekleştirilmiştir. Kaynağı bilinmeyen mevcut post işlem programı yerine, açık kaynak kodlu, yeterli teorik açıklamaya sahip, zengin kullanıcı kılavuzu ve programcı raporu barındıran, çerçeve yanal kararlılık analiz programı, TAI’ nin milli paket program ailesine dahil olmuştur.
Programın dosya okuma ve yorumlama fonksiyonu
BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Serkan Berkay KÖRPE Mehmet Nurullah BALCI
Yüksek Binalarda Cephe Kaplama Malzemesinin Seçimi için Rüzgar Kaynaklı Dış Cephe Yüklerinin Deneysel İncelemesi ve Sayısal Analizi
Proje Danışmanı Yrd. Doç. Dr. Levent ÇOLAK
Amaç: Deneysel ve sayısal analizler sonucunda, cephe kaplama malzemesinin rüzgar yüklerine bağlı olarak, malzeme
Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yazılımı FLUENT kullanılarak yapılan sayısal çözümlemede kütle, momentum ve türbülans artıkları 10-3değerinin altına düşmüştür
ç y y , p p g y ğ ,
dayanımı ve maliyeti yönünden optimizasyonunun yapılmasıdır.
Bayraktar İş ve Alışveriş Merkezi
Söğütözü, Ankara Yüksek bina ve çevresinin CATIA V5 ortamında 3 Boyutlu ve ölçekli tasarımı Deneysel analizde kullanılacak bina modeli tasarlanan ölçekli model boyutlarına göre imal edilmiştir. Tasarlanan model sayısal analizlerde de kullanılmıştır. Bina modeli için boyut analizi yapılmış, akış için etkili boyutsuz sayılar belirlenmiştir.
Bina ve çevresindeki yapılar, GAMBIT yazılımı
kullanılarak bir akış
ortamına yerleştirilmiş ve ağ yapısı oluşturulmuştur.
düşmüştür.
Bina yüzeyleri ve çevresindeki rüzgar akışı hız ve yönleri
Deneysel ölçümlerde bina modeli yüzeyine yerleştirilen toplam 45 adet basınç prizi ve prizlere bağlı markalanmış hortumlar vasıtası ile ölçümler yapılmıştır. Basınç prizleri 64 kanallı sayısal basınç veri toplayıcısına bağlanmış, ölçüm sonuçları bilgisayar ortamında alınmıştır.
Bina yüzeyleri ve çevresindeki rüzgar akışı hız ve yönleri şekillerde görülmektedir. Elde edilen sonuçlar ile deneysel model ve sayısal model ispatlanmıştır.
Gerçek ortam rüzgar girdisinde (referans yükseklikte 25 m/sn rüzgar hızı), yan cephelerde en yüksek negatif basınca (emme basıncı) ulaşılmıştır. Bu basınç bina ön yüzeyindeki pozitif bina ön yüzeyindeki pozitif basınçtan mutlak olarak daha yüksektir.
SONUÇ:
Dört bölgede, farklı basınçlara göre yapılan giydirme cephe ekonomik 1
2 3 Rüzgar Akış
Yönü
Deneysel çalışmalar TÜBİTAK-SAGE Ankara Rüzgar Tüneli’nde gerçekleştirilmiştir. Bina ön cephesinden verilen 25 m/sn hız için model cephelerindeki basınçlar incelenmiştir.
analizinde, en yüksek basınca göre yapılan analize göre 230.943.-TL (%8.2) lik bir kazanç elde edilmiştir.
4
Bu çalışma, 19-21 Temmuz tarihleri arasında uluslararası HEFAT 2010 kongresinde sunulmak üzere kabul edilmiştir.
HAZIRLAYANLAR
ONGUN BERK KAZANCI SERHAT SUERİ
50 W GÜCÜNDE, GÜNEŞ VE RÜZGAR ENERJİSİ KULLANAN MELEZ BİR 50 W GÜCÜNDE, GÜNEŞ VE RÜZGAR ENERJİSİ KULLANAN MELEZ BİR
ÜÇLÜ ÜRETİM MODÜLÜNÜN MATEMATİKSEL MODELİNİN ÜÇLÜ ÜRETİM MODÜLÜNÜN MATEMATİKSEL MODELİNİN
OLUŞTURULMASI VE İLK ÖRNEK ÜRETİMİ OLUŞTURULMASI VE İLK ÖRNEK ÜRETİMİ
PROJE DANIŞMANI PROF. DR. BİROL KILKIŞ PROJENİN AMACI
Melez (birden fazla enerji kaynağından beslenen) bir üçlü üretim sisteminin modellenmesi ve ilk örnek üretiminin yapılmasıdır.
ÜÇLÜ ÜRETİM (TRİJENERASYON) NEDİR?
Bir sistemde, bir enerji kaynağından, eş zamanlı olarak, elektrik enerjisi elde edilmesi, ayrıca ısıtma ve/veya soğutma sağlanmasıdır. Bu sistemde fotovoltaik panellerden elektrik elde edilmektedir. Bu elektrik, termoelektrik elemanlara beslenerek kapalı bir hacimde ısıtma ve/veya termoelektrik elemanlara beslenerek kapalı bir hacimde ısıtma ve/veya soğutma sağlanmaktadır”
SİSTEMİN TANITIMI
Sistem bir evi temsil etmek üzere tasarlanmıştır. Temsili evin bir duvarına ve çatısına güneş panelleri yerleştirilmiştir. Evin bütün yüzeyleri dış ortamdan yalıtılmıştır. Duvardaki panelin arka yüzeyine yapıştırılan ısı yayıcı levha ile panel soğutulmaktadır (verimin düşmemesi sağlanmaktadır). Panelin soğutulması ile elde edilen ısı ve termoelektrik modüller aracılığıyla hacimden çekilen ısı, ısı yayıcı levhalar ve bu levhaların ucuna perçinlenmiş bakır bir boru aracılığıyla
il til k k ld dil kt di suya iletilerek sıcak su elde edilmektedir.
ÇEVRESEL DEĞERLENDİRME
Bu projenin en büyük avantajlarından biri sürdürülebilir enerji kaynaklarını kullanması ve bu sayede normalde aynı fonksiyonun fosil yakıtlarla gerçekleştirilmesi durumuna kıyasla sağlayacağı CO2 salımındaki azalmadır. Böyle bir sistemde güç arttıkça, CO2salımındaki azalma daha önemli olacaktır. Yakıt olarak doğalgaz kullanılması durumuna kıyasla 50 watt gücündeki bir sistem ile karbon salımında
≈0,03 kg/saat bir azalma gerçekleştirilmiş olacaktır. Eğer yakıt olarak kömür kullanıldığı kabul edilseydi, karbon salımındaki kazanım değeri ≈ 0,09 kg/saat olacaktı.
Yakıt olarak, doğal gaz kullanan bir eve, sistemin yerleştirilmesi durumunda, karbon salımında kış aylarında 7.5 kg/saat bir azalma ve yaz aylarında ise 9.9 kg/saat bir azalma elde edilebilecektir. Bu sistemin yakıt olarak, kömür kullanan bir eve yerleştirilmesi durumunda ise karbon salımında kış aylarında 22.5 kg/saat ve yaz aylarında ise 29.7 kg/saat bir azalma başarılmış olacaktır.
SİSTEMİN SAYISAL MODELİ
Sistemin sayısal modelinin analizinde geometri ve ağ yapısı GAMBIT yazılımı 2.3.16 sürümü kullanılarak oluşturulmuştur.
Sayısal modelin analizi ise ANSYS firmasının FLUENT yazılımının 6.3.26 sürümü kullanılarak yapılmıştır.
SONUÇLAR, YARARLAR ve ÖNERİLER
Projenin en büyük yararı, daha büyük ölçekte binalarda yapı elemanı olarak kullanılması öngörülen bir sistemin ilk örneğinin üretilmiş ve çeşitli analizlerinin yapılmış olmasıdır. Görülmüştür ki bu sistemin kullanımı karbon salımını oldukça azaltacaktır ve yeşil, sürdürülebilir bir çevreye ilk
ş ş
adım olacaktır.
Bu yaklaşım, binalara ve binalarda yenilenebilir enerji kullanımına oldukça yenilikçi bir yaklaşımdır. Binaların, dünyada enerji tüketiminin
%40’ından sorumlu olduğu düşünüldüğünde böyle bir sistemin binalarda kullanımının yaygınlaşması ile elde edilecek kazanımlar kayda değerdir (fosil yakıt tüketiminin büyük miktarda önüne geçilecek ve karşılık gelen karbon salım miktarı aynı oranda azalacaktır). Bu sistem, malzeme teknolojisindeki gelişme ve sistem elemanlarındaki verimlerin artması sonucunda binalarda vazgeçilmez bir uygulama olacaktır.
