RÜZGAR JENERATÖRÜ TASARIMI Derste anlatılan Reklam panosu örneğini ve bazı gruplarda anlatılan Pervane örneğini kullanarak bir Rüzgar Jeneratörü tasarımı yapınız. Buna göre aşağıdaki uygulamaları gerçekleştirin. a) İlk olarak sadece pervanenin ürettiği Momenti hesaplamak için, sadece pervane kısmını tasarlayın ve bunu hava içerisinde rüzgara karşı analiz edin (Fluent). Bu analizde Report kısmından Moment değerlerini okuyup (Ör: Z ekseninde 368 Nm moment üretiyor) şeklinde sonucu gösterin. b) Pervanenin dönüş hızı arka tarafa bağlanacak Jeneratörün gücüne bağlıdır. Eğer çok güçlü bir Jeneratör bağlanırsa, bu jenertörün pervaneye oluşturacağı direnç çok fazla olur ve pervane yavaş döner. Daha az güç üreten bir jeneratör bağlanırsa direnç azalır ve pervane daha hızlı döner. Burada üretilecek gücü bulabilmek için pervanenin ortalama kaç rad/s hızla dönmesi gerektiğine karar vermek lazım. Bunun için pervanenin çapı arttıkça devri düşürülür. Bir kaç örnek vermek gerekirse (Pervane çapı 30 m ise saniye de 1 tur, Pervane çapı 20 metre ise saniyede 2 tur, pervane çapı 10 m ise saniyede 3 tur, pervane çapı 5 metre ise saniyede 6 tur şeklinde değerleri kullanabilirsiniz. c) Üretilecek gücü hesaplamak için P=M*ω [N/m* 1/s=Nm/s=Watt] formülünü kullanın. Burada ω pervanenin açısal hızıdır. Yani saniyede kaç radyan döndüğünü gösterir. Bunu hesaplamak için orantı kurarak yada formül kullanabilirsiniz. Orantı kurarken “1 tur 2*π radyan ise 3 tur kaç radyandır” şeklinde hesaplayabilirziniz. Buna göre 3 tur 18,84 radyan olur. Gücü hesaplarsak P=368 * 18,94 =6969 Watt elektrik üretmektedir. Bu enerjinin yaklaşık %20 sini Redüktür (hız kutusu) ve jeneratörde kayıp olarak kaybolacağını varsayarak 5575 Watt elektrik üretiliyor demektir. Bir ortalama 1000 Watt elektrik harcadığı varsayılırsa (Bir evde bir ütü çalışıyorsa tek başına 1500 Watt çeker. Ama diğer evlerde lambalar ve TV açıksa 200 Watt çeker, Buna göre ortalama olarak bir evin ihtiyacı 1000 Watt alınabilir). Böylece bu jeneratör yaklaşık 5 evin ihtiyacını karşılıyor demektir. d) Gücü etkileyen diğer unsur Rüzgar hızıdır. Rüzgar hızını herkes aynı alsın. O bölgedeki rüzgar hızı ortalama 30 km/h saat olsun. Program sizden m/s ister. Ona göre hesaplayıp rüzgar hızını girin. e) Gücü etkileyen diğer unsur kanatların Aerodinamiği dir. Sizin tasarımda daha çok dikkat edeceğiniz bu özellik olsun. Eğer kanat sayısı çok fazla olursa Türbilans ve sürtünmeler artar verim düşer. Az olursa küçük pervanelerde kayıplar artar. Uygun değer 3 adettir. Sizlerde 3 adet olarak tasarlayın. Burada kanadın eğimide çok önemlidir. Merkeze yakın kısımların kıvrım açısı daha fazla uçlara doğru daha az olması tercih edilir. Böylelikle her noktanın üreteceği moment yakın olur. Merkez kısımlarda kanat daha kalın uç kısımlarda daha ince olur. Kanat ne kadar ince olursa verimi o kadar yüksek olur ama merkeze yakın kısımları ince olursa rüzgarda kırılır. f) Buraya kadar olan kısımda Üretilecek gücü bulmuş oluyorsunuz. Bundan sonra Jeneratörü taşıyacak kulenin (direğin) yıkılıp yıkılmayacağını bulacaksınız. Bu kısma geçtiğinizde pervanenin arkasındaki jenaratör kısmını ve kuleyi de çizin. Önce ön yüzeylere çarpan rüzgarın oluşturduğu basınç değerlerini bulun (Fluent). Daha sonra bu basınçları Statik Analize , System Coupling ile aktararak ayak kısmında oluşan gerilmeleri bulun. Bu kısım sınıfta yapılan Pano analizinin aynısıdır. Gövdenin Emniyet katsayısını Von mises gerilmelerine göre bulun (Safety factor). Analiz Örnek Ekranları Yüzeydeki basınç dağılımlarına bakalım. En yüksek 54 Pascal çıkmış. Pervanede oluşan momenti bulalım. Y ekseni rüzgarın estiği yöndür. 431 N.m lik bir moment oluşmaktadır.