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Uncertainty quantification of structural blade parameters for the aeroelastic damping of wind turbines: a code-to-code comparison

Verdonck, Hendrik und Hach, Oliver und Polman, Jelmer und Schramm, Otto und Balzani, Claudio und Müller, Sarah und Rieke, Johannes (2024) Uncertainty quantification of structural blade parameters for the aeroelastic damping of wind turbines: a code-to-code comparison. Wind Energy Science, 9 (8), Seiten 1747-1763. Copernicus Publications. doi: 10.5194/wes-9-1747-2024. ISSN 2366-7443.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://wes.copernicus.org/articles/9/1747/2024/

Kurzfassung

Uncertainty quantification (UQ) is a well-established category of methods to estimate the effect of parameter variations on a quantity of interest based on a solid mathematical foundation. In the wind energy field most UQ studies focus on the sensitivity of turbine loads. This article presents a framework, wrapped around a modern Python UQ library, to analyze the impact of uncertain turbine properties on aeroelastic stability. The UQ methodology applies a polynomial chaos expansion surrogate model. A comparison is made between different wind turbine simulation tools on the engineering model level (alaska/Wind, Bladed, HAWC2/HAWCStab2, and Simpack). Two case studies are used to demonstrate the effectiveness of the method to analyze the sensitivity of the aeroelastic damping of an unstable turbine mode to variations of structural blade cross-section parameters. The code-to-code comparison shows good agreement between the simulation tools for the reference model, but also significant differences in the sensitivities.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/205947/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Uncertainty quantification of structural blade parameters for the aeroelastic damping of wind turbines: a code-to-code comparison
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Verdonck, HendrikHendrik.Verdonck (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0007-8271-8292NICHT SPEZIFIZIERT
Hach, OliverOliver.Hach (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5317-4176NICHT SPEZIFIZIERT
Polman, JelmerLeibnitz Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schramm, OttoLeibnitz Universität HannoverNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Balzani, ClaudioLeibnitz Universität Hannoverhttps://orcid.org/0000-0003-3432-3476NICHT SPEZIFIZIERT
Müller, SarahNordex Energy GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rieke, JohannesNordex Energy GmbHhttps://orcid.org/0000-0003-0016-5369NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 August 2024
Erschienen in:Wind Energy Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:9
DOI:10.5194/wes-9-1747-2024
Seitenbereich:Seiten 1747-1763
Verlag:Copernicus Publications
ISSN:2366-7443
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Uncertainty Quantification, Wind Turbines, Stability Analysis, Damping, Code-to-Code Comparison
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Photovoltaik und Windenergie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Windenergie
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aeroelastik > Aeroelastische Simulation
Hinterlegt von: Verdonck, Hendrik
Hinterlegt am:27 Aug 2024 16:28
Letzte Änderung:27 Aug 2024 16:28

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