Neunaber, Ingrid (2019) Stochastic investigation of the evolution of small-scale turbulence in the wake of a wind turbine exposed to different inflow conditions. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

Wind turbines are clustered in wind farms and they operate in the turbulent atmospheric boundary layer. Thus, wind turbines are permanently exposed to turbulence from the wind and the wakes created by upstream turbines inside a wind farm. This thesis aims to examine the evolution of turbulence in the wake downstream the turbine. Wind tunnel experiments are carried out downstream a model turbine and a specially designed porous disc to investigate the influence of different turbulent inflows on the wake development. The data is analyzed with respect to common turbulent features using one and two point statistics. Five turbulence regions can be identified in the wakes. These regions are common for all experiments but differ in their locations. In the far wake of all cases a core region with universal properties of homogeneous isotropic turbulence is found. The results are independent on the inflow conditions, which is interpreted as the turbine imprinting its own turbulence onto the flow.

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Stochastische Untersuchung der Entwicklung kleinskaliger Turbulenz im Nachlauf einer Modell-Windenergieanlage in verschiedenen Einströmbedingungen

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Windenergieanlagen (WEA) werden meist in Windparks gebaut. Sie sind permanent den Turbulenzen des Windes und der Nachläufe stromaufwärts stehender WEA ausgesetzt. Diese Arbeit widmet sich daher der Entwicklung der kleinskaligen Turbulenz im Nachlauf. Anhand von Windkanalversuchen wird der Einfluss der Einströmturbulenz auf die Turbulenz im Nachlauf untersucht. Ein statisches Rotormodell und eine Modell-WEA werden verschiedenen Strömungen, laminar und turbulent, ausgesetzt. Außerdem wird die Turbulenz im Nachlauf einer Windparkkonstellation untersucht. Die Daten werden stochastisch mithilfe von Ein- und Mehrpunktstatistiken analysiert. Verschiedene Nachlaufregionen können identifiziert werden. Stromabwärts gleichen sich die Nachläufe beider Objekte, und es lässt sich ein Nachlaufkern identifizieren, der Eigenschaften homogener, isotroper Turbulenz aufweist. Die Ergebnisse sind nahezu unabhängig von der Einströmturbulenz. Die Modell-WEA prägt der Strömung somit eine eigene Turbulenz auf.

Item Type: Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords: Windenergie, Windkraftwerk, Nachlauf (Strömungsmechanik), Turbulente Strömung, Windkanal, Experiment
Subjects: Science and mathematics > Physics
Divisions: Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited: 28 Jan 2019 14:55
Last Modified: 29 Jan 2019 09:58
URI: https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/3852
URN: urn:nbn:de:gbv:715-oops-39338
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