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Impact of Neutral Boundary-Layer Turbulence on Wind-Turbine Wakes: A Numerical Modelling Study

Englberger, Antonia und Dörnbrack, Andreas (2017) Impact of Neutral Boundary-Layer Turbulence on Wind-Turbine Wakes: A Numerical Modelling Study. Boundary-Layer Meteorology, 162 (3), Seiten 427-449. Springer. doi: 10.1007/s10546-016-0208-z. ISSN 0006-8314.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1007/s10546-016-0208-z

Kurzfassung

The wake characteristics of a wind turbine in a turbulent boundary layer under neutral stratification are investigated systematically by means of large-eddy simulations. A methodology to maintain the turbulence of the background flow for simulations with open horizontal boundaries, without the necessity of the permanent import of turbulence data from a precursor simulation, was implemented in the geophysical flow solver EULAG. These requirements are fulfilled by applying the spectral energy distribution of a neutral boundary layer in the wind-turbine simulations. A detailed analysis of the wake response towards different turbulence levels of the background flow results in a more rapid recovery of the wake for a higher level of turbulence.Amodified version of the Rankine–Froude actuator disc model and the blade element momentum method are tested as wind-turbine parametrizations resulting in a strong dependence of the near-wake wind field on the parametrization, whereas the far-wake flow is fairly insensitive to it. The wake characteristics are influenced by the two considered airfoils in the blade element momentum method up to a streamwise distance of 14D (D=rotor diameter). In addition, the swirl induced by the rotation has an impact on the velocity field of the wind turbine even in the far wake. Further, a wake response study reveals a considerable effect of different subgrid-scale closure models on the streamwise turbulent intensity.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/107193/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Impact of Neutral Boundary-Layer Turbulence on Wind-Turbine Wakes: A Numerical Modelling Study
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Englberger, AntoniaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dörnbrack, AndreasDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2017
Erschienen in:Boundary-Layer Meteorology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:162
DOI:10.1007/s10546-016-0208-z
Seitenbereich:Seiten 427-449
Verlag:Springer
ISSN:0006-8314
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Atmospheric boundary layer · Large-eddy simulation · Turbulence ·Wind-turbine wake
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Hinterlegt von: Ziegele, Brigitte
Hinterlegt am:31 Okt 2016 07:47
Letzte Änderung:03 Nov 2023 13:53

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