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A Coupled Immersed Boundary Method and Actuator Surface Method for Wind Turbine Simulation

Park, Jack und Chu, Shaka und Cockroft, Ross und Thornber, Ben (2025) A Coupled Immersed Boundary Method and Actuator Surface Method for Wind Turbine Simulation. XI International Conference on Computational Methods in Marine Engineering, 2025-06-23 - 2025-06-25, Edinburgh, Scotland.

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5MB

Kurzfassung

Annual wind energy generation was valued at an estimated £3.6bn in 2023 in the UK alone, and at a fixed levelised cost of energy this value would increase to £9.5bn should the UK offshore wind targets be met. Effective transition to renewable energy generation is a key pillar in the global net-zero thrust and industry is growing quickly to meet this critical challenge. In addition to the rapid expansion of the number of wind farms in operation, there is a pressing need to extract the maximum value from existing and planned infrastructure. These needs are driving the continuous development of efficient Hybrid Navier-Stokes methods to predict wind farm aerodynamic performance. These methods combine a steady or unsteady representation of the atmospheric boundary layer with a simplified blade model utilising Actuator Disc, Actuator Line or Actuator Surface Methods. Here we focus on the application and validation of a recently developed coupled Immersed Boundary Method and Actuator Surface Model (IBM-ASM) using the Delayed Detached Eddy Simulation as utilised in rotorcraft studies by Park et al (2024) and Linton and Thornber (2024). The two validation cases presented include (i) the New MEXICO wind turbine of Boorsma et al. 2018 and (ii) the Lillgrund Offshore Wind Farm, Churchfield et al., 2012. The solver results are in good agreement with existing wind tunnel measurements and prior numerical data in both normal and yawed conditions. The full presentation includes the results of computations of the Siemens SWT-2.3-93 in the Lillgrund configuration. Finally, we conclude by summarising the key advantages and disadvantages of the IBM-ASM approach.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/211969/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:A Coupled Immersed Boundary Method and Actuator Surface Method for Wind Turbine Simulation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Park, Jackjack.park (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4565-5575NICHT SPEZIFIZIERT
Chu, Shakashaka.chu (at) sydney.edu.auNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cockroft, Rossrcockroft01 (at) qub.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thornber, Benb.thornber (at) qub.ac.ukNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:25 Juni 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Immersed boundary method; Actuator surface model; Wind energy; Computational fluid dynamics; OpenFOAM
Veranstaltungstitel:XI International Conference on Computational Methods in Marine Engineering
Veranstaltungsort:Edinburgh, Scotland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:23 Juni 2025
Veranstaltungsende:25 Juni 2025
Veranstalter :CIMNE
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - keine Zuordnung
Standort: Dresden
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaremethoden zur Produkt-Virtualisierung > Simulationsumgebungen
Hinterlegt von: Park, Jack
Hinterlegt am:22 Okt 2025 12:19
Letzte Änderung:22 Okt 2025 12:19

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