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How does the rotational direction of an upwind turbine affect its downwind neighbour?

Englberger, Antonia und Wrba, Linus und Dörnbrack, Andreas und Lundquist, Julie K. (2022) How does the rotational direction of an upwind turbine affect its downwind neighbour? Journal of Physics: Conference Series, 2265 (2), 022048. Institute of Physics (IOP) Publishing. doi: 10.1088/1742-6596/2265/2/022048. ISSN 1742-6588.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
2MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/2265/2/022048

Kurzfassung

Wind-turbine blades rotate in clockwise direction looking downstream on the rotor. During daytime conditions of the atmospheric boundary layer, the rotational direction has no influence on the turbine wakes. In stably stratified conditions occurring during night, the atmospheric inflow is often characterized by a veering inflow describing a clockwise wind direction change with height in the Northern Hemisphere. A changing wind direction with height interacting with the rotor impacts its wake characteristics (wake elongation, width and deflection). We investigate the impact on the turbine performance (streamwise velocity for power, turbulence kinetic energy for loading) of a downwind turbine considering the four possible combinations of rotational directions of two 5 MW NREL rotors by means of large-eddy simulations. A counterclockwise rotating upwind turbine results in a 4.1% increase of the rotor averaged inflow velocity at the downwind rotor in comparison to a common clockwise rotating upwind turbine rotor. In case of two counterclockwise rotating rotors, the increase is 4.5%. This increase in streamwise velocity is accompanied by a 3.7% increase in rotor averaged turbulence kinetic energy. The performance difference of the downwind rotor (+4.8% increase of cumulative power of both wind turbines, if the upwind rotor rotates counterclockwise) results from the rotational direction dependent amplification or weakening of the spanwise and the vertical wind components, which is the result of the superposition of veering inflow and upwind rotor rotation.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/190042/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:How does the rotational direction of an upwind turbine affect its downwind neighbour?
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Englberger, AntoniaDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wrba, LinusDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dörnbrack, AndreasDLR, IPANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lundquist, Julie K.University of Colorado Boulder, Boulder, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Mai 2022
Erschienen in:Journal of Physics: Conference Series
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:2265
DOI:10.1088/1742-6596/2265/2/022048
Seitenbereich:022048
Verlag:Institute of Physics (IOP) Publishing
Name der Reihe:Journal of Physics
ISSN:1742-6588
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Wind turbine, rotational direction
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HGF - Programmthema:Photovoltaik und Windenergie
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DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Windenergie
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Physik der Atmosphäre > Verkehrsmeteorologie
Hinterlegt von: Englberger, Antonia
Hinterlegt am:14 Nov 2022 11:56
Letzte Änderung:14 Dez 2023 11:36

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