Bu tədqiqat, yüzər bir açıq dəniz külək türbininin platformu dalğalar səbəbiyle öne və arkaya düzgün yunusladığında qanadların üç ölçülu və zamana bağlı aerodinamik davranışının nasıl dəyiştiğini incelemektedir. Araşdırmacılar, NREL 5 MW referans külək türbinini OpenFOAM tabanlı, qanad geometrisini birbaşa çözen üç ölçülu URANS-CFD modeliyle simüle etmiş; 0,1 Hz freqansta 1°, 4° və 8° platform yunuslama genliklerini qarşılaştırmıştır. Platform hareketi, rotorun gördüğü nisbi külək sürətinı periyodik olaraq dəyiştirmiş; güc və itki kuvveti platformun hareket freqansıyla eyni əsas freqansta dalğalanmıştır. Hareket genliği büyüdükçe ortalama güc yüksəlmiş, ortalama itki azalmış və anlık yük aralığı keskin bdaxiliimde genişlemiştir.

Bir derecelik yunuslamada ortalama rotor gücü 5.116,71 kW, güc aralığı 3.916,52-6.356,46 kW olaraq hesablanmışdır. Sekiz derecelik yunuslamada ortalama güc 6.169,19 kW’a yüksəlirken anlık güc -797,76 kW ilə 14.669,58 kW arasında dəyişmiştir. Negatif anlık güc, hareket çevriminin belirli bölməünde rotorun enerji istehsal etmək yerine aerodinamik olaraq enerji tüketen bir duruma gecebildiğini göstərir. Aynı koşulda rotor itkisi 158,86-1.198,62 kN arasında dəyişmiş və ortalama itki 725,02 kN’a düşmüştür.

Platformun küləka düzgün hareket ettiği evrede rotor dönüşünden və platformun açısal hareketinden yaranan mərkəzdənqaçma və Coriolis etkiləri, qanad kökünden xariciarı düzgün inkişaf edən radial axını büyütmüştür. Dört və sekiz derecelik hareketlerin en yüksek platform hızında radial axın qanad kökünden uca qədər uzanmıştır. Radial axın, düşük enerjili sərhəd tabakası akışqanının qanad yüzeyinden uzaklaştırılmasını və yüksek momentumlu akışqanın yüzeye taşınmasını kolaylaştırarak ayrılmayı geciktirmiş, üç ölçülu qanad kəsiktlerinin iki ölçülu profillerden daha yüksek aerodinamik kuvvetler üretmesine yol açmıştır.

Buna qarşılık rotorun külək yönünde geriye hareket ettiği evrede nisbi külək sürəti belirgin bdaxiliimde azalmış; sekiz derecelik harekette qanadın daxili və orta bölgelerinin bir bölməü “pervane rejimi” olaraq tanımlanan, negatif itki üreten rejime girmiştir. Bu nəticə, platform hareketinin aerodinamik performansı yalnız büyütmediğini; hareket çevriminin fərqlı evrelerinde istehsal, yük və akış rejimini tersine çevirebildiğini göstərir.

Üç ölçülu radial axın, qaldırma əmsalsı-hücum bucağı histerezis döngülerinin yönünü de dəyiştirmiştir. Kanadın daxili kəsikmlerinde döngüler saat yönünün tersine gelişirken, daha xaricitaki 0,6421R kəsikminde küçük genliklerde saat yönünde kalmış; genlik büyüdükçe bu düzen bozulmuştur. İncelenen bütün kəsiktlerde aerodinamik sönüm pozitif kalmıştır. Ancaq 0,6421R kəsikmindeki sönüm əmsalsı 1° hareket üçün 0,122546 iken 8° hareket üçün 0,00162’ye düşmüştür. Bu təxminən yüzde 98,7’lik azalma, qərarsızlığın birbaşa oluştuğunu değil, orta qanad açıqlığında özliğinden xəbərdarlıqlan titreşime qarşı etimadlik payının ciddi bdaxiliimde daraldığını göstərir.

Tədqiqatın əsas məhdudlığı, nəticələrın tam ölçekli saha ölçməüne değil, əvvəlden tanımlanmış tek serbestlik dereceli platform hareketine sahip sayısal modele dayanmasıdır. Külək hızı və rotor devri sabit tutulmuş; qüllə etkisi, esnek qanad deformasyonu, aktif türbin kontrolü, hidrodinamik platform tepkisi və diğer platforma hərəkətləri birlikte modellenmemiştir. Tədqiqat ayrıca hüquqem dəyərlendirmesinden gecmemiş bir preprinttir.

Araşdırmanın əsas sualsu nədir?

Araşdırma, üzən açıq dəniz külək türbininin platformu periyodik olaraq yunusladığında rotor qanadlarının çevresindeki üç ölçülu akışın nasıl dəyiştiğini və bu dəyişimin güc, itki, qanad yükleri, stall, histerezis və aerodinamik sönüm üzərindeki etkilərini belirlemeye tədqiqatktadır.

Sabit əsasli bir külək türbininde rotorun uzaydaki konumu büyük ölçüde sabittir. Yüzər türbinde ise dalğa və külək yükleri platformun öteleme və dönme hareketleri yapmasına neden olur. Platform öne və arkaya döndükçe rotor müstəvisi hem eğilir hem de düzgünsal hız kazanır. Kanadın gördüğü külək, atmosferik külək hızından fərqlı hâle gelir və qanad üzərindeki hücum bucağı devamlı dəyişir.

Tədqiqatın odaklandığı önemli nokta, platform hareketinin yalnız iki ölçülu profil aerodinamiğiyle açıqlanamayacak ek etkilər üretmesidir. Dönen qanadta mərkəzdənqaçma kuvveti, Coriolis kuvveti və kökten uca təzyiq qradienti mövcuddur. Platformun açısal hareketi bu kuvvetlere ikinci bir dönel referans sprompti eklemektedir. Böylece qanad eyni anda rotorun dönüş sprompti ilə platformun yunuslama sprompti üçündeki ətalət qüvvələrinden etkilənmektedir.

Literatürde hədəflenen boşluk nədir?

Önceki yüzər külək türbini tədqiqatları çoğunlukla toplam rotor gücü, itki, iz bölgesi və ya xarici qanad kəsikmlerindeki dinamik stall davranışına odaklanmıştır. Qanad kökü və orta açıqlıktaki üç ölçülu akışın platform hareketiyle nasıl dəyiştiği, bu akışın yerel yükleri ne ölçüde büyüttüğü və dinamik stall ilə nasıl birleştiği daha məhdud bdaxiliimde kəmiyyətleştirilmiştir.

Kanadın xarici bölgesinde dönme hızının yüksek olması səbəbiyle platform hareketinin oluşturduğu külək hızı dəyişiminin yerel hücum bucağı üzərindeki göreli etkisi daha küçüktür. Qanad kökü və orta açıqlıkta ise dönme hızı daha düşük, tədqiqat hücum bucağı daha yüksek və istifadə olunan profiller daha kalındır. Bu səbəbdən platform hareketi bu bölgelerde hücum bucağını daha güclü bdaxiliimde dəyiştirebilir və akış ayrılması daha erkən gelişebilir.

Tədqiqat, qanad boyunca toplam yük dağılımını incelemenin yanında üç ayrı kəsiktte üç ölçülu qanad sonucunu eyni etkin hücum bucağı və Reynolds sayısındaki iki ölçülu profil sonucuyla qarşılaştırarak dönme mənbəlı etkiləri ayırmaya tədqiqatktadır.

Üç ölçülu dönme etkisi nədir?

Dönen bir külək türbini qanadının sərhəd tabakasında akış yalnız giriş kənarından çıxış kənarına düzgün ilərlemez. Özellikle ayrılmış akış bölgesinde akışqan, mərkəzdənqaçma kuvveti və kökten uca basınç fərqı səbəbiyle qanad kökünden uca düzgün hareket edebilir. Bu komponent “radial axın” və ya “açıklık düzgünltusundaki akış” olaraq adlandırılır.

Radial axının dönel referans spromptindeki hareketi Coriolis kuvveti üretir. Coriolis kuvveti, sərhəd tabakasındaki momentum alışməlumatşini dəyiştirerek düşük enerjili akışqanın ayrılma bölgesinden uzaklaştırılmasına və xarici akıştan daha yüksek momentumlu akışqanın yüzeye taşınmasına katkı sağlayabilir.

Bu meqanizma qələviı qanad kəsiktlerinde:

• Akış ayrılmasını çıxış kənarına düzgün geciktirebilir,
• Ayrılma bölgesini küçültebilir,
• Emme yüzeyindeki düşük basınç tepesini büyütebilir,
• Kaldırma və teğetsel kuvvet əmsallarını artırabilir,
• İki ölçülu profil təhlillerinin kök yüklerini düşük proqnoz etmesine neden ola bilər.

Dinamik stall və histerezis ne anlama gelmektedir?

Statik bir profilde hücum bucağı yüksəldikçe qaldırma belirli bir noktaya qədər artar, ardından akış ayrılması büyür və stall oluşur. Hücum bucağı zaman ərzində hızla dəyişiyorsa akış ayrılması, burulğan oluşumu və yenidən yapışma hücum bucağındaki dəyişimi anında izləmə etmez. Bu gecikməli davranış dinamik stall olaraq adlandırılır.

Hücum bucağı yüksəlirken və azalirqen eyni hücum bucağında fərqlı qaldırma əmsalları elde edilirse qaldırma əmsalsı-hücum bucağı grafiğinde kapalı bir döngü oluşur. Bu döngü, akışın gecmiş durumuna bağlı olduğunu gösteren aerodinamik histerezistir.

Tədqiqat, radial axının yalnız qaldırma büyüklüğünü değil, histerezis döngüsünün saat yönünde və ya saat yönünün tersinde ilərlemesini de dəyiştirebildiğini göstərir.

Hangi külək türbini modeli istifadə edilmişdir?

Sayısal modelde NREL 5 MW referans külək türbini istifadə edilmişdir. Bu model, yüzər külək türbini araşdırmalarında yaygın istifadə olunan üç qanadlı, üfüqi eksenli bir referans geometridir.

Göbek və nasel hesaplama maliyetini azaltmak üçün silindrik yapılarla bturşuleştirilmiştir. Kule modeli hesaba katılmamıştır. Araşdırmacılar, platform hareketinden yaranan rotor göreli hız dəyişiminin nasel və qüllə izi etkilərinden daha baskın olduğunu gerekçe göstermiştir.

Bu sadeleştirme çevrim ortalamalı qanad yükleri qayğıından makul kabul edilmiş olsa da qüllə kölgəsi, nasel çevresi akışı və qanad-qüllə etkiləşimi kimi yerel və periyodik etkilər nəticələrda yoxdur.

Hesaplama alanı nasıl yaradılmışdır?

Akış alanı üç hareket bölgesine ayrılmıştır:

1. Uzak alan: Sabit xarici hesaplama bölgesi.
2. Açısal hareket alanı: Platform yunuslamasını temsil eden, rotor və naseli birlikte taşıyan qlobal bölge.
3. Rotor dönüş alanı: Qanadların rotor ekseni çevresinde dönmesini sağlayan silindrik bölge.

Uzak alanın ölçüları rotor çapı D cinsinden 15D × 10D × 10D olaraq belirlenmiştir. Rotor giriş sərhədından 5D, çıkış sərhədından 10D uzakta konumlandırılmıştır. Açısal hareket alanının çapı 4D, rotor dönüş alanının çapı 1,5D’dir. Platformun yunuslama mərkəzi naselin 90 metre altında tərif edilmişdir.

PDF’nin 5. səhifəsındaki Şəkil 3, giriş sərhədını rotorun önünde, çıkış sərhədını rotorun arkasında və daxili daxilie gecmiş qlobal-dönel hareket bölgelerini göstərir. Aynı səhifədaki Şəkil 4, rotor çevresindeki tez-tezlaştırılmış hacim ağını və profil yüzeyinde oluşturulan sərhəd tabakası hüceyrəlerini göstərir.

Sayısal ağın özellikleri nelerdir?

Hacim ağı OpenFOAM üçündeki snappyHexMesh ilə yaradılmışdır. Qanad yüzeyinde 10 sərhəd tabakası kullanılmış, tabaka büyüme nisbətı 1,1 və ilk hüceyrə yüksekliği 0,002 metre olaraq seçilmiştir. Duvar yakınındaki ölçüsuz uzaklık hədəfi təxminən 30-300 aralığındadır. Bu aralık səbəbiyle SST \(k-\omega\) modeli divar funksiyalarıyla tətbiq edilmişdir.

Dört ağ yoğunluğu qarşılaştırılmıştır:

Mesh 3 en ince ağa daha yakın nəticə vermesine rağmen hesaplama maliyeti ilə dəqiqlik arasındakı denge səbəbiyle 10,07 milyon hüceyrəli Mesh 2 sonraki təhlillerde istifadə edilmişdir. Bu seçim, güc və itki qayğıından təxminən yüzde 1,2 səviyyəsinde ağ mənbəlı fərqın kabul edildiği anlamına gelmektedir.

Akış denklemleri

OpenFOAM üçündeki pimpleFoam həlledicisü kullanılarak tez-tezıştırılamaz, zamana bağlı Reynolds ortalamalı Navier-Stokes denklemleri çözülmüştür.

Kütlenin korunumu:

\[ \frac{\partial \bar{u}_i}{\partial x_i}=0 \]

Burada \(\bar{u}_i\), metre/saniye cinsinden ortalama hız komponentidir. Denklem tez-tezıştırılamaz akışta bir hüceyrəye giren və çıqan hacimsel akışın dengede olduğunu bildirir.

Momentumun korunumu:

\[ \frac{\partial \bar{u}_i}{\partial t}+ \frac{\partial(\bar{u}_j\bar{u}_i)}{\partial x_j} =-\frac{1}{\rho}\frac{\partial\bar{p}}{\partial x_i} +\frac{\partial}{\partial x_j} \left[2\nu\bar{s}_{ij}-\overline{u'_j u'_i}\right] \]

• \(\rho\): Havanın yoğunluğu.
• \(\bar p\): Ortalama basınç.
• \(\nu\): Kinematik viskozite.
• \(-\overline{u'_j u'_i}\): Türbülanslı hız dalğalanmalarının momentum taşınımını temsil eden Reynolds gərilməsi.
• \(\bar s_{ij}\): Ortalama şəkil dəyiştirme hızı tensörü.

Ortalama şəkil dəyiştirme hızı:

\[ \bar{s}_{ij}=\frac{1}{2} \left(\frac{\partial\bar{u}_i}{\partial x_j} +\frac{\partial\bar{u}_j}{\partial x_i}\right) \]

SST \(k-\omega\) türbülans modeli

Türbülans kapanışı üçün SST \(k-\omega\) modeli istifadə edilmişdir. Model, türbülans kinetik enerjisi \(k\) və özgül dağılım hızı \(\omega\) üçün iki taşıma tənliyi çözmektedir.

\[ \frac{\partial \rho k}{\partial t} +\frac{\partial(\rho\bar{u}_j k)}{\partial x_j} =P_k-\beta^{*}\rho\omega k +\frac{\partial}{\partial x_j} \left[(\mu+\sigma_k\mu_t)\frac{\partial k}{\partial x_j}\right] \]

\[ \frac{\partial\rho\omega}{\partial t} +\frac{\partial(\rho\bar{u}_j\omega)}{\partial x_j} =\gamma P_\omega-\beta\rho\omega^2 +2\rho(1-F_1)\sigma_{\omega2} \frac{1}{\omega} \frac{\partial k}{\partial x_j} \frac{\partial\omega}{\partial x_j} +\frac{\partial}{\partial x_j} \left[(\mu+\sigma_\omega\mu_t) \frac{\partial\omega}{\partial x_j}\right] \]

\(P_k\) və \(P_\omega\), türbülans istehsal terimlerini; \(\mu_t\), türbülanslı viskoziteyi; \(F_1\), modelin duvar yakını və uzak alan davranışları arasında geciş yapmasını sağlayan harmanlama fonksiyonunu göstərir.

Sərhəd koşulları və zaman çözümü

• Giriş: 11,4 m/s sabit hız girişi.
• Çıkış: Basınç çıkışı.
• Uzak alan: Serbest kaymalı sərhəd.
• Qanadlar və göbək: Kaymama koşullu duvar.
• Rotor hızı: 12,1 dövr/dəqiqə.
• Fiziksel zaman addımı: Rotorun her 1° azimut dönüşüne qarşılık gelen müddət.
• Her fiziksel adım: 20 daxili zaman iterasyonu.
• Yakınsama artığı: \(10^{-6}\).

Simülasyon əvvəl platform hareketi olmadan 20 rotor devri boyunca çalıştırılmıştır. Kararlı və periyodik başlanğıc akışı elde edildikten sonra platform hareketi tətbiq edilmiş, 11 rotor devri daha hesaplanmış və son dört devrin nəticələrı təhlil edilmiştir.

Ağ yakınsaması nasıl ölçülmüştür?

Grid Convergence Index, fərqlı ağların nəticələrı arasındakı göreli dəyişimin ağ incelmesiyle küçülüp küçülmediğini dəyərlendirmek üçün istifadə edilmişdir:

\[ GCI_{ij}=F_s\frac{|\varepsilon_{ij}|}{r^p-1}\times100\% \]

• \(F_s\): Təhlükəsizlik əmsalsı.
• \(\varepsilon_{ij}\): İki ağ çözümü arasındakı göreli fərq.
• \(r\): Ağ inceltme nisbətı.
• \(p\): Gözlenen yakınsama mertebesi.

Mesh 1’den Mesh 3’e düzgün GCI dəyərinin yüzde 2,0968’den yüzde 0,0156’ya düşmesi ağ nəticələrının monoton yakınsadığını desteklemektedir.

Sayısal metod nasıl düzgünlanmıştır?

Doğrulama dört səviyyəde aparılmışdır:

1. Ağ müstəqillığı: Dört fərqlı hüceyrə sayısı qarşılaştırılmıştır.
2. Fərqlı külək hızları: Mesh 2’nin güc eğrisi NREL referans hesabatuyla qarşılaştırılmıştır.
3. Platform hareketi: 4° və 0,1 Hz yunuslama durumundaki güc və itki eğriləri əvvəlki CFD, serbest burulğan və BEM nəticələrıyla qarşılaştırılmıştır.
4. Profil kuvvet integrasyonu: S809 profilinin basınçtan hesaplanan qaldırma, sürükleme və moment əmsalları təcrübəsel məlumatlerle sınanmıştır.

PDF’nin 7. səhifəsındaki Şəkil 5(c), hesaplanan güc eğrisinin NREL hesabatuyla nominal hız bölgesinde yakın olduğunu göstərir. Şəkil 6’da mövcud CFD metodinin güc dalğalanması əvvəlki tədqiqatlarla yakın bir bdaxiliimde dəyişirken, itki eğrisinde metodler arasında daha belirgin büyüklük fərqları mövcuddur. Yazarlar bu səbəbdən güc üçün iyi kəmiyyət uyum, itki üçün ise benzer genel eğilim bildirmiştir.

S809 düzgünlama grafiklerinde hesaplanan və basınç integrasyonuyla bulunan dəyərler birbirine yakındır. Təcrübəsel noktalar düşük və orta hücum açılarında genel eğilimi izlemekte, stall sonrası yüksek hücum açılarında daha belirgin saçılma və fərq göstərir.

Profil kuvvet əmsalları nasıl çıkarılmıştır?

Qanad kəsiktinin yüzey basıncı, profil çevresi boyunca sayısal olaraq integre edilmiştir. Normal və teğetsel kuvvet əmsalları şu şəkilde hesablanmışdır:

\[ C_N=\sum_{i=1}^{N} \left(\frac{C_{p_i}+C_{p_{i+1}}}{2}\right) (x_{i+1}-x_i) \]

\[ C_T=\sum_{i=1}^{N} \left(\frac{C_{p_i}+C_{p_{i+1}}}{2}\right) (y_{i+1}-y_i) \]

\(x_i\) və \(y_i\), profil üzərindeki düğümlerin kord uzunluğuyla normalize edilmiş koordinatlarıdır. Normal və teğetsel əmsallar etkin hücum bucağı kullanılarak qaldırma \(C_L\) və sürükleme \(C_D\) komponentlerine dönüştürülmüştür. Rüb kord çevresindeki moment əmsalsı da eyni basınç integrasyonundan elde edilmiştir.

Etkin hücum bucağı nasıl belirlenmiştir?

Dönen qanadta birbaşa “serbest akış açısı” kullanmak, indüklenmiş hız və hareket hızları səbəbiyle kifayətli deyil. Tədqiqat, profilin üstünde və altında toplam altı hız izleme noktası kullanan üç nokta metodini uygulamıştır.

\[ \alpha=\varphi-(\theta+\beta) =\tan^{-1} \left(\frac{U_{mn}+U_p}{\omega r+U_{mt}}\right) -(\theta+\beta) \]

• \(\alpha\): Etkin hücum bucağı.
• \(\varphi\): Akış açısı.
• \(\theta\): Yerel qanad burulma açısı.
• \(\beta\): Qanad pitch açısı.
• \(U_{mn}\): Ortalama hızın rotor müstəvisine normal komponenti.
• \(U_{mt}\): Ortalama teğetsel hız komponenti.
• \(U_p\): Platform hareketinden yaranan yerel qanad hızı.
• \(\omega r\): Qanad kəsiktinin dönme hızı.

PDF’nin 9. səhifəsındaki Şəkil 9’da CFD, BEM və serbest burulğan metodlerinin qanadın büyük bölməünde benzer hücum açıları verdiği görülmektedir. En daxiliteki təxminən 0,2R kəsikminde ise FVM sonucu 22° civarındayken CFD sonucu təxminən 13-14° səviyyəsindedir. Buna görə uyum qanadın çoğunda güclü, en daxili kəsikmde daha zəiftır.

Platform yunuslama hareketi nasıl tərif edilmişdir?

Platformun açısal hareketi sinüzoidal kabul edilmiştir. Platform açısı:

\[ \theta_p(t)=A_p\sin(2\pi f_p t) \]

Açısal hız:

\[ \omega_p(t)=2\pi f_pA_p\cos(2\pi f_p t) \]

Burada \(A_p\) hesaplamada radyan cinsinden hareket genliğini, \(f_p\) Hz cinsinden hareket freqansını göstərir. Cədvəl dəyərleri derece cinsinden məlumatlmiştir.

0,1 Hz freqans, platform hareketinin 10 saniyelik periyoda sahip olduğu anlamına gelmektedir.

Rotor nisbi külək sürəti nasıl türetilmiştir?

Rotor düzlemine dik atmosferik külək komponenti platform açısına bağlıdır:

\[ u_{0n}=u_0\cos\theta_p =u_0\cos\left(A_p\sin(2\pi f_pt)\right) \]

Rotor mərkəzinin platform dönmesinden yaranan düzgünsal hızı:

\[ u_p=\omega_pH =2\pi f_pA_p\cos(2\pi f_pt)H \]

Üç qanadın azimut konumları:

\[ \varphi_i=\omega t-\frac{2\pi}{3}(i-1), \qquad i=1,2,3 \]

Her kəsiktin platform dönme mərkəzine uzaklığı:

\[ H_i=H+r\cos\varphi_i \]

Yerel platform hareket hızı:

\[ u_{p,i}=\omega_pH_i \]

Yerel rotor nisbi külək sürəti:

\[ u_{prel,i}=u_{0n}+u_{p,i} \]

Bu denklem, eyni anda fərqlı azimut konumlarında bulunan üç qanadın platform hareketinden fərqlı səviyyəde etkiləndiğini göstərir. Qanad 1 başlanğıc fazı səbəbiyle en geniş göreli hız dalğalanmasını həyatış və ayrıntılı yük təhlilleri bu qanad üzərinde aparılmışdır.

Platform hareketi ortalama güc və itkiyi neden fərqlı etkiliyor?

Tədqiqatda rotor itkisinin külək hızının karesiyle, gücün ise küpüyle ölçeklendiği əsas ilişkilər istifadə edilmişdir:

\[ T\propto \frac{1}{2}\rho AC_Tu_0^2\cos^2\theta_p \]

\[ P\propto \frac{1}{2}\rho AC_Pu_0^3\cos^3\theta_p \]

Platform açısı, rotorun etkin izdüşüm alanını azaltmaktadır. Buna qarşılık platform hızı göreli küləkda sıfır ortalamalı lakin büyük genlikli bir dalğalanma təşkil edir.

Göreli hız \(\bar u+\Delta u(t)\) formasında ifade edildiğinde ikinci dereceden yaklaşım:

\[ \langle T\rangle =K_T\bar{u}^{2} \left(1+\frac{\langle(\Delta u)^2\rangle}{\bar{u}^{2}}\right) \]

\[ \langle P\rangle =K_P\bar{u}^{3} \left(1+3\frac{\langle(\Delta u)^2\rangle}{\bar{u}^{2}}\right) \]

Güçteki dalğalanma katkısı itkiye görə təxminən üç kat daha güclüdür. Bu səbəbdən rotor müstəvisinin eğilmesinden yaranan kayıp, ortalama itkide baskın kalirqen hız dalğalanmasının düzgünsal olmayan etkisi ortalama gücü yüksəltebilmektedir.

Rotor güc və itki nəticələrı

Bir dereceden sekiz dereceye çıkıldığında ortalama güc təxminən yüzde 20,6 yüksəlmiş, ortalama itki təxminən yüzde 6,0 azalmıştır. Ancaq ortalama dəyərler spromptin gerçek yük zorakılıqini təkbaşına göstərmir. Sekiz derecelik durumda güc təxminən 15,47 MW genişliğinde, itki ise təxminən 1.039,76 kN genişliğinde bir aralıkta dəyişmiştir.

Şəkil 11 ne göstərir?

Şəkil 11’de üfüqi eksen saniye cinsinden zamanı, şaquli eksen soldaki grafikte kN cinsinden itkıyı və sağdaki grafikte kW cinsinden gücü göstərir.

• Siyah üfüqi çizgi, sabit platform koşulunu temsil etmektedir.
• Kırmızı üçbucaqler 1° hareketi göstərir.
• Mavi daireler 4° hareketi göstərir.
• Turuncu kareler 8° hareketi göstərir.

Grafikler 20 saniye üçünde iki hareket çevrimi göstərir; bu, 0,1 Hz platform freqansıyla uyğundur. Genlik büyüdükçe eğrilərin tepe və çukurları keskin bdaxiliimde açılmaktadır. Sekiz derecelik güc eğrisi hareket çevriminin düşük göreli hız bölməünde sıfırın altına insultktedir.

Grafiklerde hata çubuğu, etimad aralığı və ya təcrübəsel saçılım yoxdur. Eğrilər deterministik CFD çözümünün periyodik nəticələrıdır.

Qanad boyunca yükler nasıl dəyişmiştir?

Şəkil 12, Blade 1 üçün qanad yarıçapıyla normalize edilən \(r/R\) konumuna qarşı metre başına normal və teğetsel yükleri göstərir. Dört hareket anı qarşılaştırılmıştır:

• Konum 1: En yüksek platform hızı və en yüksek rotor nisbi külək sürəti.
• Konum 3: En yüksek platform açısı; platform hızı sıfıra yakındır.
• Konum 5: Ters yöndeki en yüksek platform hızı və en düşük rotor nisbi külək sürəti.
• Konum 7: En düşük platform açısı; platform hızı sıfıra yakındır.

Konum 1’de normal və teğetsel yükler sabit türbinden daha yüksek, Konum 5’te daha düşüktür. Konum 3 və 7’de anlık platform hızı sıfıra yakın olduğundan yük dağılımları sabit türbine daha çok yaklaşmaktadır.

Bir derecelik harekette yük eğriləri sabit durum çevresinde məhdud dəyişmektedir. Dört və sekiz derecelik koşullarda Konum 1 eğriləri qanadın büyük bölməünde güclü bdaxiliimde yüksəlmiştir. Sekiz derecelik Konum 5’te təxminən 0,1R-0,5R arasındakı normal yük və geniş bir daxili-orta bölgede teğetsel yük sıfırın altına düşmüştür.

Radial axının kapsamı nasıl ölçülmüştür?

Tədqiqat, sorma səthindeki sərhəd akım çizgilərini kullanarak radial axının qanad boyunca ulaştığı açıqlık mesafesini və 0,1865R kəsikmindeki ayrılmış akışın kord düzgünltusundaki uzunluğunu ölçmüştür.

Bu nəticə, platformun hareket yönüne bağlı olaraq qanadın eyni onlaynnde neredeyse tamamen üç ölçülu akıştan büyük ölçüde iki ölçülu akışa gecebildiğini göstərir.

Şəkil 13 və Şəkil 14’teki yüzey akım çizgiləri

Şəkil 13, platform hareketi olmayan qanadın sorma səthindeki akım çizgilərini göstərir. Kök bölgesindeki çizgilər kord yönünden saparak xariciarı düzgün ilərlemekte və radial axın təxminən 0,3455R’ye qədər uzanmaktadır.

Şəkil 14’te her hareket genliği üçün Konum 1, 3, 5 və 7 ayrı-ayrılıqda göstərilmişdir. Renk dağılımı kökten uca dəyişen yüzey alanlarını, siyah akım çizgiləri ise sərhəd tabakasının yönünü temsil etmektedir.

Dört və sekiz derecelik Konum 1 görsellerinde kökte başlayan radyal çizgilər qanad ucuna qədər ulaşmaktadır. Sekiz derecelik Konum 5 görselinde ise radial axın yalnız köke çok yakın 0,1495R bölgesinde kalmakta, qanad yüzeyinin geri kalanı daha çok kord düzgünltulu akış göstərir.

İki dönel referans spromptindeki ətalət qüvvələri

Şəkil 15, rotor küləka düzgün hareket ederkən və külək yönünde geriye hareket ederkən Blade 1 üzərindeki kuvvet yönlerini göstərir.

Küləka düzgün hareket sırasında:

• Rotor nisbi külək sürəti yüksəlir.
• Kökten uca təzyiq qradienti güclenir.
• Platform hareketinin Coriolis etkisi radial axının genişlemesine katkı sağlar.
• Ayrılmış akış tüm qanad boyunca yailabilir.

Külək yönünde geriye hareket sırasında:

• Rotor nisbi külək sürəti düşer.
• Radyal təzyiq qradienti zəiflar.
• Platform mənbəlı Coriolis kuvveti ayrılmayı bastıran yönde etki eder.
• Üç ölçülu akış bölgesi qanad köküne düzgün daralır.

Hangi qanad kəsiktleri ayrıntılı incələnmişdir?

Her üç kəsikt üçün eyni etkin hücum bucağı və Reynolds sayısında iki ölçülu profil simülasyonu aparılmışdır. İki ölçülu alan 30c × 20c büyüklüğünde və təxminən 160.000 hüceyrəlidir. Böylece üç ölçülu qanad kəsikti ilə eyni profilin dönmeyen iki ölçülu qarşılığı qarşılaştırılmıştır.

0,1865R daxili qanad kəsikminde üç ölçülu etki

Platform hareketi olmadan bilə üç ölçülu kəsiktte sorma səthindeki düşük basınç tepesi iki ölçülu profilden büyüktür. Akış ayrılması təxminən 0,1c qədər gecikməkte və ayrılma alanı küçülmektedir.

Ek Cədvəl D’ye görə sabit koşulda:

• Normal kuvvet əmsalsı 2D’de 0,4481, 3D’de 1,3148’dir: təxminən yüzde 193 artım.
• Teğetsel kuvvet əmsalsı 2D’de 0,1020, 3D’de 0,6077’dir: təxminən yüzde 495 artım.

Dört derecelik Konum 1’de üç ölçülu normal kuvvet əmsalsı 1,6622, iki ölçülu qarşılığı 0,6207’dir. Sekiz derecede 3D dəyər 1,8974, 2D dəyər 0,7892’dir.

Hareket genliği büyüdükçe sorma səthindeki düşük basınç tepesi giriş kənarına yaklaşmış və radial axın ayrılan yüksek hızlı akışqanı yenidən sərhəd tabakasına taşımıştır. Bu burulğan sürüklenmesi basınç toparlanmasını geciktirmiş və daha geniş yapışık akış bölgesi oluşturmuştur.

Pervane durumu ne zaman oluşmuştur?

Sekiz derecelik hareketin Konum 5 evresinde 0,1865R kəsikminin etkin hücum bucağı təxminən -8,09°’ye düşmüştür. Emme yüzeyi olaraq tanımlanan taraftaki basıncın qarşı yüzeyden yüksek hâle gelmesi, yerel aerodinamik kuvvet yönünü tersine çevirmiştir.

Qanad yük dağılımında eyni bölgede negatif normal və teğetsel yük görülmektedir. Araşdırmacılar bu rejimi “propeller state”, yani pervane rejimi olaraq tanımlamıştır. Bu durumda qanad kəsikti küləkdan enerji çekmek yerine akışa enerji aktarmaktadır.

Cədvəl 3’te sekiz derecelik rotor gücünün kısa müddətyle -797,76 kW’a düşmesi, yerel pervane rejiminun rotor səviyyəsinde de enerji istehsalini tersine çevirebildiğini desteklemektedir.

0,3167R kəsikminde ne olmuştur?

Bu kəsikt sabit durumda radial axının sona erdiği bölgeye yakındır. Platform küləka düzgün en hızlı hareket ederkən radial axın bu kəsikme və daha xarici bölgelere genişlemiştir.

Dört derecelik Konum 1’de sorma səthinde ayrılmanın başlangıcı təxminən yüzde 50 kord konumunda, sekiz derecede təxminən yüzde 40 kord konumunda elməlumatşli təzyiq qradienti bölgesiyle birlikte dəyişmiştir. Uzun və yüzeyden tamamen kopmamış ayrılma bölgesinde radial axın, çıxış kənarına yakın negatif basıncı artırmıştır.

Sekiz derecelik Konum 1’de:

• 2D normal kuvvet əmsalsı 1,1254, 3D dəyər 1,7430’dur: yüzde 54,88 artım.
• 2D teğetsel kuvvet əmsalsı 0,4794, 3D dəyər 0,9570’dir: yüzde 99,63 artım.

Sekiz derecelik Konum 5’te bu kəsikm de negatif itki üreten pervane rejimina girmiştir.

0,6421R orta kəsikminde üç ölçülu etki

Bu kəsiktte sabit türbin akışı büyük ölçüde iki ölçüludur. Bununla belə rotorun mərkəzdənqaçma və Coriolis etkiləri sərhəd tabakasındaki basınç dağılımını dəyiştirmeye devam etmektedir.

Dört və sekiz derecelik Konum 1’de radial axın tüm qanada yaildığı üçün bu kəsikmde de üç ölçülu işaretler görülmüşdür. Dört derecede sorma səthinde təxminən yüzde 80 kordda, sekiz derecede təxminən yüzde 55 kordda küçük elməlumatşli təzyiq qradienti bölgeleri oluşmuştur.

Sekiz derecelik durumda çıxış kənarında belirgin burulğan sarılması və təxminən yüzde 70-90 kord aralığında basınç platosu görülmektedir. Buna qarşın kuvvet artımı daxili kəsikmlere görə məhduddır:

• Normal kuvvet əmsalsı: 1,3925’ten 1,5239’a, təxminən yüzde 9,44 artım.
• Teğetsel kuvvet əmsalsı: 0,3968’den 0,4214’e, təxminən yüzde 6,19 artım.

Basınç, hız və burulğan görselleri ne anlatmaktadır?

Şəkil 16, 18 və 19’da sol sütundaki grafikler profil çevresindeki basıncı kord konumuna görə göstərir. Yatay eksen \(x/c\), giriş kənarından çıxış kənarına normalize edilmiş konumdur. Sağ taraftaki renkli görsellerde mavi bölgeler daha düşük, kırmızı bölgeler daha yüksek hız büyüklüklerini temsil etmektedir.

Her koşul üçün üst sırada iki ölçülu, alt sırada üç ölçülu kəsikt mövcuddur. Üç ölçülu kəsiktlerde ayrılma kabarcığının bdaxiliimi, sorma səthindeki hızlanma və yenidən yapışma davranışı iki ölçülu profilden fərqlıdır.

Şəkil 17’de mavi arka plan üzərindeki kırmızı və sarı bölgeler yüksek burulğan büyüklüğünü göstərir. Üç ölçülu kəsiktlerde ayrılmış burulğan yapısı iki ölçülu kəsiktlerden daha kısa, parçalı və yüzeye yakın olabilmektedir. Bu görünüm, radyal taşınımın ayrılma girdabını kord düzgünltusunda yenidən düzenlediği yönündeki yorumu desteklemektedir.

Görseller deterministik akış alanı anlarını göstərir. Vortekslerin büyüklüğü və ya enerji daxilieriği üçün müstəqil təcrübəsel ölçmə yoxdur.

Akış ayrılması ne qədər gecikmiştir?

Ek Cədvəl C, Konum 1’de iki və üç ölçülu profillerin ayrılma mövqelərini müqayisəktadır. İç kəsikmlerde üç ölçülu ayrılma konumu daha geridedir:

Cədvəldaki \(\delta\) sütunları yüzde işaretiyle məlumatlmiş olsa da dəyərler göreli yüzde artımtan çok kord uzunluğunun faiz bəndi cinsinden mutlak konum fərqına qarşılık gelmektedir. Məsələn 0,4000c’den 0,4200c’ye dəyişim göreli olaraq yüzde 5, kordun mutlak payı qayğıından ise 2 faiz bəndidır; tabloda 1,9994 dəyəri məlumatlmiştir.

0,6421R kəsikminde büyük hareketle yeni bir kısmi ayrılma geliştiği üçün üç ölçülu ayrılma noktası qələviı koşullarda iki ölçülu dəyərden daha öne gelmiştir. Üç ölçülu etkinin her kəsiktte her zaman stall geciktirmediği, akışın başlanğıc durumuna görə fərqlı nəticə üretebildiği görülmektedir.

Kaldırma histerezis döngüleri nasıl dəyişmiştir?

Şəkil 20’de üfüqi eksen derece cinsinden etkin hücum bucağını, şaquli eksen qaldırma əmsalsı \(C_L\)’yi göstərir. Fərqlı renkler 1°, 4° və 8° platforma hərəkətlərini; dolu və boş işaretler nisbi külək sürətinın artma və azalma evrelerini temsil etmektedir.

0,1865R və 0,3167R kəsikmlerinde döngüler saat yönünün tersine ilərlemektedir. Göreli külək və hücum bucağı artarken qaldırma, eyni hücum bucağının azalma evresindeki dəyərinden daha düşüktür.

Bu davranışın təklif edilən meqanizması belədir:

1. Hücum bucağı artarken ayrılma bölgesi genişler.
2. Akışın ataleti səbəbiyle ayrılma və burulğan strukturları hücum bucağını gecikməli izler.
3. Hücum bucağı azalirqen radial axın, kord yönündeki akışı qərarlı hâle getirir.
4. Ayrılmış akış iki ölçülu profilə görə daha hızlı yenidən yapışır.
5. Aynı hücum bucağının azalma evresinde qaldırma daha yüksek kalır.

0,6421R kəsikminde küçük hareket genliğinde döngü saat yönündedir. Hareket büyüdükçe radial axın bu kəsikme ulaştığı üçün döngü saf saat yönü bdaxiliimini kaybetmiş və fərqlı evrelerde eğrilər birbirlerinin üstüne gecmiştir.

Üç ölçülu etkilər dinamik stallı tamamen önlüyor mu?

Hayır. Tədqiqat, üç ölçülu radial axının qələviı daxili qanad koşullarında ayrılmayı geciktirdiğini, ayrılma bölgesini küçülttüğünü və dinamik stallın etkisini bastırdığını göstərir. Ancaq büyük hareket genliklerinde hücum bucağı aralığı genişlemekte, güclü ayrılma və pervane rejimi da ibarətdir.

Dolayısıyla üç ölçülu etkilər her koşulda aerodinamik performansı iyiləştiren sabit bir düzeltme deyil. Etkinin yönü platformun hareket evresine, qanad kəsikmine, hücum bucağına və radial axının kapsamına bağlıdır.

Aerodinamik sönüm nasıl hesablanmışdır?

Kesit aerodinamik sönümü, hareket çevrimi boyunca aerodinamik pitch momentiinin yaptığı net işten hesablanmışdır:

\[ \Xi=-\frac{C_W}{\pi\alpha_p^2} =-\frac{1}{\pi\alpha_p^2}\oint C_m\,d\alpha \]

• \(\Xi\): Boyutsuz aerodinamik sönüm əmsalsı.
• \(C_W\): Bir çevrimdeki aerodinamik iş əmsalsı.
• \(\alpha_p\): Hücum bucağı salınım genliği.
• \(C_m\): Aerodinamik pitch momenti əmsalsı.

PDF bu tənliyi yenidən “Denklem 18” olaraq numaralandırmaktadır. Ancaq rotor itki və güc ilişkiləri daha əvvəl 18-21 numaralarıyla məlumatlmiştir. Bu səbəbdən sənədde denklem numarası tekrarı mövcuddur.

Aerodinamik sönüm nəticələrı

Bütün dəyərler pozitiftir; dolayısıyla incelenen koşullarda birbaşa negatif aerodinamik sönüm və ya özliğinden büyüyen qərarsız salınım hesaplanmamıştır.

Bununla belə 1°’den 8°’ye çıkıldığında:

• 0,1865R kəsikmindeki sönüm təxminən yüzde 35 azalmıştır.
• 0,3167R kəsikmindeki sönüm təxminən yüzde 75 azalmıştır.
• 0,6421R kəsikmindeki sönüm təxminən yüzde 98,7 azalmıştır.

0,6421R dəyərinin 0,00162’ye yaklaşması, orta qanad açıqlığında aerodinamik sönüm etimadlik payının neredeyse ortadan kalktığını göstərir. Yazarların özliğinden xəbərdarlıqlan titreşim riskindeki artım yorumu bu azalmaya əsaslanır.

Tədqiqat elastik qanad hareketini çözmediği üçün gerçek bir titreşimin başladığını və ya büyüdüğünü göstərmir. Aerodinamik sönüm sonucunun struktur modlar, malzeme sönümü və aeroelastik əlaqəyla birlikte dəyərlendirilmesi lazımdır.

Tədqiqatın güclü tərəfləri nelerdir?

• Qanad geometrisini birbaşa çözen təxminən 10 milyon hüceyrəli üç ölçülu CFD modeli istifadə edilmişdir.
• Rotor dönüşü ilə platform açısal hareketi daxili daxilie kayan ağ bölgeleriyle birlikte modellenmiştir.
• Ağ müstəqillığı və hesaplama alanı uzunluğu ayrı-ayrılıqda incələnmişdir.
• Güç eğrisi NREL referans məlumatsiyle qarşılaştırılmıştır.
• Platform hareketi nəticələrı birden çox əvvəlki metodle qarşılaştırılmıştır.
• Profil kuvvet integrasyonu S809 təcrübəsel məlumatleriyle sınanmıştır.
• Qanad yükleri yalnız rotor toplamı olaraq değil, açıqlık boyunca incələnmişdir.
• Üç ayrı qanad kəsikti eyni hücum bucağındaki iki ölçülu profillerle qarşılaştırılmıştır.
• Yüzey akım çizgiləri, basınç, hız və burulğan alanları birlikte dəyərlendirilmiştir.
• Radial axın kapsamı və kuvvet artımları sayısal tablolarla kəmiyyətleştirilmiştir.
• Histerezis döngüsü və aerodinamik sönüm təhlili gerçekleştirilmiştir.

Tədqiqatın məhdudlıkları nelerdir?

• Tədqiqat hüquqem dəyərlendirmesinden gecmemiş bir preprinttir.
• Nəticəlar fiziksel türbin və ya külək tüneli təcrübəine değil, URANS-CFD simülasyonuna əsaslanır.
• Yalnızca NREL 5 MW türbin geometrisi dəyərlendirilmiştir.
• Yalnızca 11,4 m/s nominal külək hızı və 12,1 dövr/dəqiqə sabit rotor hızı istifadə edilmişdir.
• Platform hareketi yalnız 0,1 Hz freqanstaki 1°, 4° və 8° yunuslamayla məhduddır.
• Surge, heave, roll, yaw və sway hareketleri birlikte modellenmemiştir.
• Platform hareketi hidrodinamik modelden elde edilmemiş, əvvəlden tanımlanmış sinüzoidal hareket olaraq tətbiq edilmişdir.
• Dalğa, axın, bağlama sprompti və platform hidrodinamiği CFD modeline dâhil deyil.
• Kule tamamen ihmal edilmiş, göbək və nasel bturşuleştirilmiştir.
• Qanadlar rijit kabul edilmiştir; esneme, burulma və aeroelastik geri besleme yoxdur.
• Aktif rotor hızı və qanad pitch kontrol sprompti modellenmemiştir.
• SST \(k-\omega\) URANS modeli və divar funksiyaları ayrılmış, üç ölçülu akışın bütün zamansal ölçeklerini çözemez.
• Seçilən Mesh 2, en ince ağa görə güc və itki nəticələrında təxminən yüzde 1,2 fərq taşımaktadır.
• Platform hareketi düzgünlamasında güc uyumu güclü, itki büyüklüklerinde daha belirgin fərq mövcuddur.
• Hücum bucağı çıkarım metodleri en daxili qanad kəsikminde belirgin bdaxiliimde ayrılmaktadır.
• Aerodinamik sönüm hesaplanmış, ancaq gerçek struktur titreşim və ya aeroelastik qərarlılık təhlili aparılmamışdır.
• Yük nəticələrı yorulma ömrü, gərilmə və ya malzeme hasarı hesabına dönüştürülmemiştir.
• Yalnızca son dört rotor devri təhlil edilmiş; uzun dövr düzensiz dəniz və türbülanslı atmosfer koşulları dəyərlendirilmemiştir.
• Grafiklerde qeyri-müəyyənlik, tekrar, standart sapma və ya etimad aralığı yoxdur.
• Ek Cədvəl C’de yüzde işaretli dəyişim sütunlarının göreli yüzdeden çok kord faiz bəndi fərqını temsil ettiği görülmektedir.
• Aerodinamik sönüm tənliyinin numarası sənədde daha əvvəl istifadə olunan Denklem 18 ilə çakışmaktadır.

Tədqiqat neyi desteklemektedir?

• Platform yunuslaması rotor gücü və itkisini platform hareket freqansında dalğalandırmaktadır.
• Hareket genliği büyüdükçe anlık güc və itki aralıkları önemli ölçüde genişlemektedir.
• İncelenen koşullarda hareket genliği arttıkça ortalama güc yüksəlmiş, ortalama itki azalmıştır.
• Küləka düzgün platform hareketi, radial axını və üç ölçülu etkiləri büyütmektedir.
• Ters yöndeki hareket, radial axını daraltmakta və qələviı daxili kəsikmleri pervane rejimina sokabilmektedir.
• Üç ölçülu dönme etkiləri daxili qanad kəsikmlerinde iki ölçülu profil təhlilinden çok daha yüksek kuvvetler oluşturabilmektedir.
• Radial axın qaldırma-hücum bucağı histerezis döngüsünün yönünü dəyiştirebilmektedir.
• Hareket genliği arttığında özellikle orta qanad açıqlığında aerodinamik sönüm keskin bdaxiliimde azalır.

Tədqiqat neyi sübut etmir?

• Gerçek bir yüzər külək türbininin 8° yunuslamada qəti olaraq eyni güc və itki dəyərlerini üreteceğini sübut etmir.
• Platform yunuslamasının ticari müəssisəde ortalama illık enerji istehsalini artıracağını göstərmir.
• 14,67 MW’lık anlık CFD gücünün jeneratör tarafından elektriksel olaraq üretiləbiləceğini sübut etmir.
• Negatif anlık aerodinamik gücün gerçek jeneratör-mil-elektrik sprompti üzərinde eyni bdaxiliimde görüleceğini göstərmir.
• Üç ölçülu etkilərin bütün qanad kəsikmlerinde stallı her zaman geciktirdiğini sübut etmir.
• Pozitif lakin düşük aerodinamik sönümün gerçek qanadta özliğinden titreşime dönüşeceğini sübut etmir.
• Kanadın yorulma ömrünün ne qədər azalacağını hesaplamamaktadır.
• Nəticəların 10 MW, 15 MW və ya 20 MW sınıfı türbinlere birbaşa aktarılabiləceğini göstərmir.
• Çok serbestlik dereceli gerçek platforma hərəkətləri altında eyni meqanizmaların eyni büyüklükte kalacağını sübut etmir.
• Kontrol sprompti, esnek qanad və hidrodinamik platform geri beslemesi altında spromptin qərarlı olacağını göstərmir.

Üzən açıq dəniz külək türbini dizaynı baxımından anlamı

Tədqiqatın nəticələrı, yüzər türbinlerin aerodinamik yüklerinin yalnız rotor ortalama gücü və ya ortalama itki üzərindən dəyərlendirilmemesi gerektiğini göstərir. Platform hareketi ortalama gücte artım üretirken eyni anda güc, itki və yerel qanad yüklerinde çok daha büyük çtəkamül dalğalanmalara neden olabilmektedir.

Özellikle kalın kök profillerinde üç ölçülu kuvvet artımlarının iki ölçülu profil modellerinden çok büyük olması, düşük maliyetli mühendislik modellerinde kök və daxili qanad yüklerinin diqqətle düzeltilmesi gerektiğini göstərir.

Orta açıqlıktaki aerodinamik sönümün büyük hareket genliğinde sıfıra yaklaşması, gələcəkdəki tədqiqatların aeroelastik qanad modeli, struktur modlar və aktif kontrol spromptiyle birleştirilmesi gerektiğini ortaya koymaktadır.

Gelecek araşdırmalar üçün tədqiqat; platformun surge, heave, roll, yaw və sway hareketlerinin birlikte ele alınmasını, hareketlerin dalğa-hidrodinamik modelden hesaplanmasını və qanad esnekliğiyle tam əlaqəlı təhlil yapılmasını müddəaktedir.

Tədqiqatın Metodi və Nəticələrı

Teknik metod özeti

Doğrulama özeti

Temel rotor nəticələrı

Üç ölçülu kuvvet artımlarının özeti

Yüzdesel artım kökten xariciarı düzgün belirgin bdaxiliimde azalır. Bununla belə kökteki göreli artımın büyük olması, mutlak rotor gücündeki artımın eyni nisbətda olduğu mənasına gəlmir; kök bölgesinin yerel dönme hızı və moment kolu xarici kəsikmlerden daha küçüktür.

Aerodinamik qərarlılık özeti

Yayıma və uygulamaya hazır olma dəyərlendirmesi

Tədqiqat, platform yunuslaması altındaki üç ölçülu aerodinamiğe ilişkin ayrıntılı və fiziksel açıdan açıqlayıcı bir CFD təhlili təqdim edir. Ağ düzgünlaması, müqayisəlı profil təhlili və akış görselleri tədqiqatın meqanizma izah gücünü artırmaktadır.

Bununla belə ticari türbin dizaynında birbaşa kullanılmadan əvvəl nəticələrın esnek qanadlı aeroelastik model, aktif kontrol sprompti, gerçek hidrodinamik platforma hərəkətləri, türbülanslı atmosfer, düzensiz dalğa koşulları və fiziksel təcrübəlerle düzgünlanması lazımdır.

Özellikle 8° hareket koşulundaki 14,67 MW anlık aerodinamik güc və sıfıra yaklaşan orta açıqlık sönümü, elektriksel istehsal və ya gerçek titreşim proqnozi değil, istifadə olunan sabit hızlı və rijit rotor modelindeki aerodinamik göstəricilərdir.

Mənbə və Metod Notu

Tədqiqatın tam orijinal adı: Three-dimensional unsteady effects of floating offshore wind turbine aerodynamic performance under platform pitch motion

Yazarlar, PDF’deki sıralarıyla: Keqiang Lou; Xiaodong Wang; Rundong Tang; Haoyu Pei; Ge Zhu; Renjing Cao.

Eş katkı: PDF’de ortaq töhfə və ya ortaq birinci müəlliflık biliksi yoxdur.

Sorumlu yazar: Xiaodong Wang. PDF’de sualmlu yazar e-posta ünvanı wangxd@ncepu.edu.cn olaraq məlumatlmiştir.

Qurumsal əlaqə 1: Key Laboratory of Power Station Energy Transfer Conversion and System, Ministry of Education, North China Electric Power University, Beijing 102206, China.

Qurumsal əlaqə 2: Beijing Huairou Laboratory, Beijing 101400, China.

Qurumsal əlaqə 3: Mingyang Smart Energy Group Co., Ltd., Zhongshan 528437, China.

Yazar-qurum eşleştirmesi: Keqiang Lou, Haoyu Pei və Ge Zhu North China Electric Power University; Xiaodong Wang və Rundong Tang North China Electric Power University ilə Beijing Huairou Laboratory; Renjing Cao Mingyang Smart Energy Group Co., Ltd. əlaqəlıdır.

DOI:10.2139/ssrn.6947173.

Yayın platformu: SSRN.

Dergi: Hüquqemli bir dergi sürümü təsdiqlənməmişdir.

Özgün dergi yayınevi: Bu preprint sürümü üzərindən düzgünlanamamıştır.

Yayın/qeyd ilı: 2026. PDF üçünde qəti yazım və ya gönderim tarixi belirtilmemiştir.

Hüquqemlik durumu: Tədqiqat hüquqem dəyərlendirmesinden gecmemiştir. PDF’nin her səhifəsında “This preprint research paper has not been peer reviewed” xəbərdarlıqsı mövcuddur.

Mənbə türü: Üzən açıq dəniz külək türbininin platform yunuslama hareketi altındaki aerodinamik performansını və üç ölçülu akışını inceleyen, qanad geometrisini çözen URANS-CFD araşdırma preprinti.

Resmî əlaqə:SSRN rəsmi qeyd səhifəsı.

Finansman: Tədqiqat, National Natural Science Foundation of China tarafından 52376180 numaralı proje kapsamında desteklenmiştir.

Çıkar çatışması: Yazarlar, tədqiqatyı etkiləyebiləcek bilinen mali çıkar və ya şəxssel ilişki bulunmadığını beyan etmiştir.

CRediT katkıları: Keqiang Lou; proqram təminatı, düzgünlama, bdaxiliimsel təhlil, məlumat düzenlike və ilk taslak yazımı. Xiaodong Wang; konseptuallaştırma, metod, danışmanlık və metnin gözden gecirilmesi. Rundong Tang; proqram təminatı və görselleştirme. Haoyu Pei; proqram təminatı və məlumat düzenlike. Ge Zhu; görselleştirme. Renjing Cao; metnin incelenmesi və düzenlenmesi.

Veri və kod erişimi: PDF’de açıq məlumat və ya açıq kod deposu biliksi məlumatlmemiştir.

İçerik hazırlama metodi: Bu Türkçe məqalə yüklenen 30 səhifəlık PDF’nin tamamı; denklemler, ağ və hesaplama alanı görselleri, düzgünlama grafikleri, rotor güc-itki eğriləri, açıqlık düzgünltusundaki yük grafikleri, qanad yüzeyi akım çizgiləri, iki və üç ölçülu basınç-hız-burulğan müqayisəları, histerezis eğriləri və ek tablolar birlikte incelenerek hazırlanmıştır. PDF xariciından elmi tapıntı eklenmemiştir. Dış düzgünlama yalnız DOI və rəsmi SSRN mənbə kimliği üçün istifadə edilmişdir.

Temel elmi xəbərdarlıq: Nəticəlar fiziksel bir açıq dəniz türbininden alınmış ölçməler değil, əvvəlden tanımlanmış sinüzoidal platform hareketine sahip rijit NREL 5 MW rotorunun URANS-CFD nəticələrıdır. Tədqiqat gerçek enerji istehsali, struktur yorulma ömrü və ya saha qərarlılığı qanıtı sunmamaktadır.

Temel metodsel xəbərdarlıq: Yalnızca tek külək hızı, tek hareket freqansı və üç hareket genliği dəyərlendirilmiştir. Kule, qanad esnekliği, türbin kontrolü, platform hidrodinamiği və diğer serbestlik dereceleri modele dâhil deyil.

Belge tutarlılığı xəbərdarlıqsı: Aerodinamik sönüm formülü sənədde daha əvvəl kullanılmış olan 18 numarasıyla yenidən numaralandırılmıştır. Ek Cədvəl C’de yüzde işaretiyle məlumatlen ayrılma konumu dəyişimlerinin göreli yüzdeden çok kord uzunluğundaki faiz bəndi fərqını ifade ettiği görülmektedir.