Numerical Investigation of the Effect of Solidity on Vertical Axis Wind Turbine Performance by Taguchi Method

Abstract

Son dönemde, Dikey Eksenli Rüzgâr türbinlerinin (DERT) kullanımı kentsel alan uygulamalarında artmasından dolayı, DERT performansının geliştirilmesi üzerine pasif kontrol çalışmaları yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada, DERT’in güç katsayısı (CP) performansını geliştirmek için sağlamlık oranı optimizasyonu gerçekleştirmiştir. Optimizasyon, Taguchi metodu sayesinde elde edilmiştir. Türbin kanat sayısı (N), türbin kanadı veter uzunluğu (v), türbin çapını (D) içeren 3 kontrol faktörü ile çalışmalar yürütülmüştür. Belirlenen faktörler ile L9 (33) ortogonal dizisi dizayn edilmiştir. Tüm modeller 2.62 kanat uç hız oranı (λ) ile hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) kullanılarak elde edilmiştir. Varyant analizi (ANOVA) yöntemiyle her bir kontrol faktörünün performansa olan katkı miktarları elde edilmiştir. Daha sonra Regresyon analiziyle, kontrol faktörlerini içeren lineer denklem oluşturularak, DERT’in tahmini CP değerleri geliştirilmiştir. Sonuçlarda, sistem performansının optimal olmasını sağlayan parametre konfigürasyon N=2, v=60 mm, D=1.2 m, olarak elde edilmiştir. Optimal modelin CP değeri, geleneksel DERT’e göre %9.96 daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. ANOVA yöntemiyle parametrelerin DERT’in CP’ye olan katkı sıralaması D>N>v olarak elde edilmiştir. Bu sonuçlara, göre D parametresi, %62.11 ile en majör etkiyi, v parametresi ise %1.73 ile en az etkiyi sağlamıştır. Doğrulama testi ile regresyon analizinden (RA) elde edilen tahmini sonuçların, nümerik sonuçlar ile oldukça uyumlu olduğu gözlemlenmiştir.