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A Numerically Efficient Parametrization of Turbulent Wind-Turbine Flows for Different Thermal Stratifications

Englberger, Antonia und Dörnbrack, Andreas (2018) A Numerically Efficient Parametrization of Turbulent Wind-Turbine Flows for Different Thermal Stratifications. Boundary-Layer Meteorology, 169, Seiten 505-536. Springer. doi: 10.1007/s10546-018-0377-z. ISSN 0006-8314.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1007/s10546-018-0377-z

Kurzfassung

The wake characteristics of a wind turbine in a turbulent atmospheric boundary layer under different thermal stratifications are investigated by means of large-eddy simulation with the geophysical flow solver EULAG. The turbulent inflow is based on a method that imposes the spectral energy distribution of a neutral boundary-layer precursor simulation, the turbulence-preserving method. This method is extended herein to make it applicable for different thermal stratification regimes (convective, stable, neutral) by including suitable turbulence assumptions, which are deduced from velocity fields of a diurnal-cycle precursor simulation. The wind-turbine-wake characteristics derived from simulations that include the parametrization result in good agreement with diurnal-cycle-driven wind-turbine simulations. Furthermore, different levels of accuracy are tested in the parametrization assumptions, representing the thermal stratification. These range from three-dimensional matrices of the precursor-simulation wind field to individual values. The resulting wake characteristics are similar, even for the simplest parametrization set-up, making the diurnal-cycle precursor simulation non-essential for the wind-turbine simulations. Therefore, the proposed parametrization results in a computationally fast, simple, and efficient tool for analyzing the effects of different thermal stratifications on wind-turbine wakes by means of large-eddy simulation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/121434/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A Numerically Efficient Parametrization of Turbulent Wind-Turbine Flows for Different Thermal Stratifications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Englberger, AntoniaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dörnbrack, AndreasDLR, IPAhttps://orcid.org/0000-0003-0936-0216NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 August 2018
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:169
DOI:10.1007/s10546-018-0377-z
Seitenbereich:Seiten 505-536
Verlag:Springer
ISSN:0006-8314
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Atmospheric boundary layer Diurnal cycle Large-eddy simulation Turbulence Wind-turbine wake
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Hinterlegt von: Ziegele, Brigitte
Hinterlegt am:21 Aug 2018 12:07
Letzte Änderung:02 Nov 2023 09:59

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