Master Degree / Yüksek Lisans Tezleri

Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/3008

Browse

Filters

2020 - 20244

Settings

Author: search.filters.author.Özkol, ÜnverSubject: search.filters.subject.Wind turbines

Search Results

Now showing 1 - 4 of 4
  • Master Thesis
    A Computational Fluid Dynamics Investigation of Motion Mitigation on a Floating Object Containing Tuned Liquid Column Damper
    (01. Izmir Institute of Technology, 2024) Zengin, Ramazan Kadir; Özkol, Ünver
    Net sıfır emisyon enerji sistemlerine yönelik küresel dönüşüm, sürdürülebilir gelişmelere ve yenilenebilir enerji alternatiflerine olan ilgiyi artırmış, rüzgâr bu bağlamda ön plana çıkmıştır. Ancak, geleneksel yöntemler derin su bölgelerindeki rüzgâr kaynaklarına erişimde zorlanmaktadır. Denizüstü Yüzer Rüzgar Türbinleri (YRT), bu engeli aşarak daha önce erişilemeyen derin su sahalarından rüzgâr enerjisi elde etmeyi mümkün kılmıştır. YRT'lerin ömrünü uzatmak için istenmeyen yük ve hareketlerin en aza indirilmesi kritik öneme sahiptir. Bu proje, OpenFOAM kullanarak YRT'lerin yüksek doğruluklu ve entegre bir simülasyon metodolojisini araştırmaktadır. Dalga üretimi ve sönümlemesi için 'sönümleme bölgesi' yöntemini kullanan waves2Foam aracı (Jacobsen vd. 2012) kullanılmış ve demirleme kuvvetleri yarı sabit katener modeli ile hesaplanmıştır. Çok fazlı simülasyon, dinamik ağ teknikleri entegre edilen waveDyMFoam çözücüsü ile gerçekleştirilmiştir. Akışkan-Yapı Etkileşimi (AYE) bağlantısı, PIMPLE metoduna dayalı, seri alt yineleme stratejisi ile sağlanmıştır. Metodoloji, Ayarlanmış Sıvı Kolon Sönümleyici (ASKS) uygulaması ile adım adım geliştirilmiş ve mevcut çalışmalarla doğrulanmıştır. Ardından, bir Dalga Enerji Dönüştürücüsü (DED) üzerinde serbest bozunma analizi yapılmış ve ASKS'nin farklı kütle oranları altında sönümleme performansı doğrulanmıştır. Serbest bozunma koşullarında %4 kütle oranlı ASKS uygulaması ile hareket azaltımı %47,80, düzenli dalga koşullarında ise %37,01 olarak elde edilmiştir. Bu metodoloji, ASKS ve Ayarlanmış Sıvı Çok Kolonlu Damper (ASÇKS) uygulamalarının dalga koşulları altında yüzer nesneler üzerindeki sönümleme performansını başarıyla göstermekte olup, YRT modellemesi için ASKS'nin güvenilir bir teknik olduğunu kanıtlamaktadır.
  • Master Thesis
    Investigation of Coupling Methods for Floating Offshore Wind Turbines and Their Application for an Innovative Floating Platform
    (01. Izmir Institute of Technology, 2024) Değirmenci, Olcay; Özkol, Ünver
    Fosil yakıtların yerini alacak daha çevreci enerji kaynaklarına olan ilgi arttıkça, çeşitli enerji alanları da devreye girmektedir. Bunlardan biri ve giderek artan potansiyeli ile dikkat çeken deniz üstü yüzer rüzgâr enerjisi, önemli araştırma konularından biri olarak platformun OpenFAST gibi aero-hidro-servo-elastik programlara entegrasyonu veya benzer aero-hidro kuvvetlerinin bir arada verilmesi yöntemlerinin incelenmesini kapsamaktadır. Bu tez kapsamında daha önceden 300 kW ve 5 MW değerleri için tasarlanmış olan yenilikçi yüzer platformun 5 MW'lık NREL referans rüzgâr türbini için ölçüleri ve özellikleri analizlerde kullanıma uygun şekilde düzenlenmiştir. Literatürde yaygın olarak kullanılan spar, semi-submersible platformlara ek olarak yenilikçi platform için akuple yöntemleri incelenmiştir. Türbinlerin ve platformların sistem tepkilerini ve davranışlarını görmek için doğal periyotları ve sönüm oranlarını bulma, serbest salınım testleri, düzenli, düzensiz dalga koşullarında, sabit ve türbülanslı rüzgâr koşulları dahil çeşitli koşullarda analizler yapılmıştır. Bunun sonucunda, akuple yöntemlerinin doğrulanması, platformların birbirleriyle karşılaştırılması, yenilikçi platformun esnek ve rijit yapısındaki farklı davranışlar incelenmiştir. Bu bağlamda, OpenFAST'a girdi olarak hidrodinamik katsayı sağlayan açık kaynaklı Capytaine ve NEMOH gibi programların yanı sıra AQWA gibi ticari programların, WAMIT gibi yaygın olarak kullanılan ticari programın OpenFAST çıktılarıyla benzer sonuçlar verdiği görülmüştür. Ayrıca, F2A akuple yönteminin de bu sonuçlarla oldukça tutarlı olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca, platformlar karşılaştırıldığında, bağlama halatlarındaki kuvvetlerin özgün platformda diğer platformlara göre daha yüksek olmasına rağmen, özellikle sistemin kararlılığı açısından önemli bir kriter olan platformun yunuslama açısının önemli ölçüde daha düşük olması sebebiyle, kule, kanat ve sapma yatağı gibi bileşenler üzerinde diğer platformlara kıyasla daha az yük oluştuğu hesaplanmıştır.
  • Master Thesis
    Investigation on Fluctuating Forces on Horizontal Axis Wind Turbines Due To Tower Shadow Effect
    (01. Izmir Institute of Technology, 2020) Demircioğlu, Hasan Metehan; Özkol, Ünver
    In order to assess aerodynamic performance of wind turbines an in house Blade Element Momentum (BEM) code is developed in Python programming language. Blade element momentum theory is a powerful tool to predict aerodynamic performance of wind turbines and it requires relatively low computational time compared to other aerodynamic performance analysis tools. Therefore, it is frequently used by wind turbine manufacturers especially, at the initial design phase. In this method, wind turbine blade is divided into multiple stations and it is assumed that there are no aerodynamic interactions between these stations. Blade element computations are performed for a given wind speed, rotational speed, blade radius, number of blades, airfoil profiles, twist angle and chord length along the blade span. Aerodynamic data, related to airfoils are taken from experimental studies in the literature. Later, airfoil data were updated by integrating National Renewable Energy Laboratory (NREL) airfoilprep.py tool to in house BEM code. Airfoilprep.py contains stall delay model and Viterna extrapolation. Stall delay model refers to correction of 2D airfoil data to account 3D effects caused by rotation of blades. Viterna extrapolation is used to extend airfoil foil data obtained from experiments or computational tools to 360o angle of attack range since wind turbines often operate at high angles of attack values. Finally, interaction of rotor and tower to power production is implemented in BEM code. Effect of tower presence is modelled by applying potential flow to non-rotating cylinder. Lastly, results obtained from BEM simulations are compared with the data obtained from NREL's Phase VI unsteady experimental study.
  • Master Thesis
    Scaled Down Modelling of a Horizontal Wind Turbine for a Floating Wind Turbine Research
    (Izmir Institute of Technology, 2020) Erol, Serkan; Özkol, Ünver
    Floating wind turbines have to operate under the influence of hydrodynamic and aerodynamic forces which are usually coupled in nature. Due to complicated interactions of wave and wind forces on its structure, predicting motion and performance of a floating wind turbine usually depend on many assumptions. In order to understand the dynamics of the system, experimental studies are required to obtain results by taking into account all parameters. This study is a part of a Tübitak project (217M451) that investigates the dynamics of different floating platforms with a wind turbine attached to it under an atmospheric boundary layer wind profile. In this thesis, a scaling methodology was used to model a wind turbine to use in experimental studies. Reynolds number discrepancy was demonstrated in floating wind turbine modeling. For this reason, the method was created by using Froude number and tip speed ratio similitude, and geometric, kinematic and dynamic similarity was achieved. According to the created methodology, an onshore wind turbine that has 320kW nominal power was scaled down to be used in experimental studies according to the open sea conditions. Along with the model turbine, a thrust force measuring mechanism, hot-wire sensor travers system and a motion detection method by a video have been realized. A wave maker and a wind nozzle which are the part of the Tübitak project of which the model turbine described in this thesis will be used, therefore; small description of those are also given in the thesis.