Penn State Üniversitesi’nde yüksek lisans eğitimini sürdüren Divya Tyagi, uzun yıllardır havacılık ve güç mühendisliğinde temel kabul edilen matematiksel bir modeli tekrar ele alarak rüzgar gücü alanında dikkat çeken bir çalışma ortaya koydu. Bilhassa türbin verimliliği ve dayanıklılığı üzerine geliştirdiği yeni yaklaşım, mühendislerin rüzgar türbinlerini tasarlama biçimini dönüştürebilecek nitelikte.
Tyagi’nin çalışmasının çıkış noktası, 20. yüzyılın başlarında İngiliz aerodinamist Hermann Glauert tarafından geliştirilen ve rüzgar türbinlerinin azamî güç üretimini hesaplamayı amaçlayan bir denklemdi. Lakin bu klasik model, devrin gereksinimlerine nazaran şekillenmişti ve günümüzde kullanılan türbinlerin yapısal yükleriyle ilgili kimi değerli ayrıntıları dışarda bırakıyordu.
Tyagi ise bu eksiklikleri temel alarak modeli yine yapılandırdı. Bilhassa rotor üzerindeki kuvvet ve moment katsayılarının hesaba katılmadığına dikkat çeken Tyagi, “Glauert’in modelinde arttan gelen itme kuvvetleri yahut kanatların maruz kaldığı eğilme üzere tesirler dikkate alınmamıştı. Fakat çağdaş türbinler bu yüklerle başa çıkmak zorunda” diyor. Yeni yaklaşımı, bu dinamikleri modelin içine dahil ederek hem daha gerçekçi hem de daha fonksiyonel bir tahlil sunuyor.
Sade ve güçlü bir model
Yalnızca fizikî tesirleri değil, matematiksel yaklaşımı da gözden geçiren Tyagi, optimizasyon sorunlarında sıkça kullanılan “varyasyonlar hesabı” usulünden yararlanarak denklem üzerinde kıymetli bir geliştirme yaptı. Bu usul sayesinde hem teorik sağlamlık korundu hem de pratikte uygulanabilirliği yüksek bir sonuç ortaya çıktı.
Danışmanı Prof. Sven Schmitz de bu noktaya dikkat çekiyor: “Tyagi’nin getirdiği ek, şaşırtan derecede yalın lakin tıpkı vakitte çok tesirli. Mühendislerin dizaynları üzerinde düşünmesini sağlayacak yeni bir alan açıyor.”
Yeni bileşenlerin denklem içine dahil edilmesi, mühendislerin türbin performansını daha yanlışsız formda hesaplamasına yardımcı oluyor. Bu da daha verimli, daha uzun ömürlü ve şiddetli şartlara karşı daha güçlü türbinlerin geliştirilmesini mümkün kılıyor.
Rüzgar türbinleri üzere büyük ölçekli sistemlerde, performansta elde edilen küçük iyileştirmeler bile toplam güç üretimi açısından büyük farklar yaratabiliyor. Tyagi’nin geliştirdiği model, güç katsayısında %1’lik bir artışın bile önemli sonuçlar doğurabileceğini ortaya koyuyor. Bu oranda bir güzelleşme, tek bir türbinin güç çıktısını manalı biçimde artırabiliyor — örneğin küçük bir yerleşim ünitesinin elektrik gereksinimini karşılayabilecek kadar.
Bu cins yararlar, bilhassa yüzlerce türbinden oluşan güç santrallerinde uygulandığında, toplam üretim kapasitesini ve yatırım verimliliğini artırarak rüzgar gücünün ekonomik potansiyelini daha da yükseltebilir.
Yeni türbin jenerasyonuna açılan kapı
Tyagi’nin çalışması sırf mevcut türbinleri daha uygun anlamamıza değil, tıpkı vakitte gelecekte üretilecek türbinlerin dizaynına da katkı sunacak bilgiler içeriyor. Modelin sunduğu hesaplamalar, türbin sistemlerinin karşılaştığı fizikî zorlanmaları daha yeterli tanımlamayı mümkün kılıyor. Bu da yeni jenerasyon türbinlerde hem maliyetleri düşürebilecek hem de güvenliği artırabilecek tasarım kararlarına yer hazırlayabilir.
Tyagi’nin araştırması, sadece akademik etraflarda değil, güç mühendisliği dünyasında da dikkatle takip ediliyor. Bu etkileyici çalışma, Penn State’in en saygın ödüllerinden biri olan Anthony E. Wolk Ödülü’ne layık görüldü.
Henüz yüksek lisans eğitimini sürdüren Tyagi, araştırmalarına sürat kesmeden devam ediyor. Şu sıralar odağını helikopter rotorları etrafındaki hava akışının optimizasyonuna yönelten Tyagi, hesaplamalı akışkanlar dinamiği alanında çalışmalarını derinleştiriyor.
