Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması

4 3

Proje Grubu: MAG Sayfa Sayısı: 1 Proje No: 112M106 Proje Bitiş Tarihi: 01.01.2016 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 08-10-2018

Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması

Öz:
Projenin amacı, rüzgar türbini aerodinamik gürültü kaynaklarının ve bu kaynaklardan yayılan gürültünün seviye ve yayılma dogrultularının sayısal benzetimi için, tecimsel yazılımlarda olmayan yüksek dogruluk yetenekli (çözünürlüklü) ve verimli bir hesaplama teknolojisini geli¸stirmek, geli¸stirilen yazılımları kanat profillerine ve örnek bir türbine uygulamak ve sonuçlarını irdelemektir. Rüzgar türbinlerinde aerodinamik gürültü üretimi türbülanslı akı¸s alanı ile ilgili oldugundan, problemin çözümüne yakla¸sım, yüksek mertebeli sonlu farklar ve sonlu hacimler Navier-Stokes çözücülerinin geli¸stirilmesi ¸seklinde benimsenmi¸stir. Sıfırdan geli¸stirilen yazılımlarda akı¸s çevrintileri (türbülans), Spalart-Almarass türbülans modeli ve ayrık çevrinti benzetimi (Detached Eddy Simulation, DES) yakla¸sımı ile modellenmektedir. Geli¸stirilen yazılımlar, izantropik vorteks ta¸sınımı, silindir ve kanat kesitleri üzerinde sürtünmesiz akı¸s, düz levha ve kanat kesitleri üzerinde türbülanslı akı¸s, kanal içerisindeki türbülanslı akı¸s, e¸sdagılımlı yönbagımsız türbülansın yitmesi gibi bir çok farklı 2 ve 3 boyutlu problemler ile dogrulanmasının yanısıra, literatürde yer alan kanat kesitlerinin dü¸sük ve yüksek hücum açılı benzetimlerine de uygulanmı¸stır. Projede geli¸stirilen bu yüksek mertebeli kodların ticari ya da diger dü¸sük mertebeli yazılımlara nazaran beklenen üstünlügü, ya çözüm agı çözünürlügü ihtiyacının dü¸süklügü bakımından ya da benzer aglarda daha dogru sonuçlar vermesi açısından farklı problemler aracılıgı ile gösterilmi¸stir. Uzak alan akustik bilgisi, ilgi duyulan geometri etrafında kurulan Ffowcs Williams-Hawkings geçirken yüzeyleri üzerinde uygulanan analitik temelli integral çözücüler ile elde edilmektedir. Bu çözücüler de proje kapsamında sıfırdan, hem zaman hem de frekans alanında çalı¸sacak nitelikte yazılmı¸s ve dogrulanmı¸stır. Ayrıca 3 boyutlu bir türbin uygulamasına da giri¸silmi¸stir. Toplamda yaklasık 5 milyon elemanlı bir ag ile modellenen iki bıçaklı bir türbinin çözümleri, 192 çekirdekli bir hesap platformunda DES modellemesi ile ba¸slatılmı¸s, ancak kullanılabilir akustik sonuçlar vermesi için 1 yılı a¸skın süre gerektigi anla¸sılmı¸stır. Artan bilgisayar kapasite ve hızlarının, böyle kodların ileride kullanımını olanaklı kılacagı görülmektedir.
Anahtar Kelime: Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) sonlu farklar sonlu hacimler yüksek mertebeli ayrı¸stırma NREL Phase VI (DES) ayrık çevrinti benzetimi akı¸s gürültüsü döner kanat akustigi Rüzgar türbini aerodinamigi

Konular: Mühendislik, Hava ve Uzay

Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması

Öz:
The objective of this project is to develop an efficient and accurate computing platform for calculating aerodynamic turbulent noise sources of wind turbine blades and blade sections and thereby aerodynamic noise, through use of high-order discretization techniques, as opposed to conventional commercial CFD softwares. Since aerodynamic noise production is mainly due to turbulent flow structures, the computational approach adopted involves solving time-dependent turbulent Navier-Stokes equations using high-resolution finite differences and finite volume algorithms. The codes developed from scratch are capable of detached eddy simulation (DES) using the Spalart-Almarass turbulence model. The developed codes are verified againts many different 2D and 3D problems such as convection of isentropic vortex, inviscid flow around cylinders and airfoils, turbulent flow over flat plate and airfoils, decay of isotropic turbulence and turbulent channel flow , as well as highly turbulent flow over a wing profile at moderate and high angles of attack. Superiority of the developed high-order N-S codes over commercial or other low-order codes are shown in terms of either mesh resolution requirement or accuracy of the attained solutions. Far-field noise predictions are realized using the developed porous Ffowcs Williams-Hawkings integral solvers both in time and frequency domains. These solvers are also verified by an example monopole problem. A 3D wind turbine application started on a 5 million element computational grid with DES on a 192-core computing platform indicated that for completion of acoustic results, over 1 year time is needed. It is certain that increasing computing capability and speed will enable use of such codes more routinely in future.
Anahtar Kelime:

Konular: Mühendislik, Hava ve Uzay
Erişim Türü: Erişime Açık
APA ÖZYÖRÜK Y, Cengiz K, YALÇIN Ö (2016). Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması. , 1 - 1.
Chicago ÖZYÖRÜK Yusuf,Cengiz Kenan,YALÇIN Özgür Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması. (2016): 1 - 1.
MLA ÖZYÖRÜK Yusuf,Cengiz Kenan,YALÇIN Özgür Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması. , 2016, ss.1 - 1.
AMA ÖZYÖRÜK Y,Cengiz K,YALÇIN Ö Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması. . 2016; 1 - 1.
Vancouver ÖZYÖRÜK Y,Cengiz K,YALÇIN Ö Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması. . 2016; 1 - 1.
IEEE ÖZYÖRÜK Y,Cengiz K,YALÇIN Ö "Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması." , ss.1 - 1, 2016.
ISNAD ÖZYÖRÜK, Yusuf vd. "Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması". (2016), 1-1.
APA ÖZYÖRÜK Y, Cengiz K, YALÇIN Ö (2016). Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması. , 1 - 1.
Chicago ÖZYÖRÜK Yusuf,Cengiz Kenan,YALÇIN Özgür Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması. (2016): 1 - 1.
MLA ÖZYÖRÜK Yusuf,Cengiz Kenan,YALÇIN Özgür Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması. , 2016, ss.1 - 1.
AMA ÖZYÖRÜK Y,Cengiz K,YALÇIN Ö Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması. . 2016; 1 - 1.
Vancouver ÖZYÖRÜK Y,Cengiz K,YALÇIN Ö Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması. . 2016; 1 - 1.
IEEE ÖZYÖRÜK Y,Cengiz K,YALÇIN Ö "Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması." , ss.1 - 1, 2016.
ISNAD ÖZYÖRÜK, Yusuf vd. "Akı¸s Kaynaklı Rüzgar Türbini Gürültüsü Hesaplamaları ˙Için Yüksek Çözünürlüklü 2 ve 3 Boyutlu Navier-Stokes Çözücülerinin Geli¸ stirilmesi ve Uygulanması". (2016), 1-1.