Bromm, Marc (2020) Deflection of wind turbine wakes by yaw misalignment – Simulation and field testing. PhD, Carl von Ossietzky University of Oldenburg.

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Abstract

The primary objectives of wind farm control is to mitigate the negative effects of the aerodynamic interactions between turbines, which can lead to reduced power yields and to increased structural loadings. In the scope of this thesis, field experiments and numerical simulations were performed to better understand the potential of wake deflection through yaw misalignment and to determine the requirements for a successful and robust application. Tests at a multi-megawatt wind turbine proved that in neutrally stratified boundary layers, wake trajectories can be systematically deflected with respect to the 10-minute-averaged inflow direction. A sequential approach of large-eddy simulations and aeroelastic simulations was developed to analyse the effect of wake deflection on the power yield and loading in two exemplary wind farms. Further simulations were used to determine how directionally sheared inflow influences the wake development and results in non-symmetrical skewed wakes.

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Nachlaufablenkung von Windenergieanlagen durch Schräganströmung – Simulation und Experimente im Freifeld

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Vorrangiges Ziel der Windparkregelung ist es, die negativen Auswirkungen der aerodynamischen Wechselwirkungen zwischen Windenergieanlagen in Bezug auf Ertrag und Lasten zu reduzieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Feldversuche und numerische Simulationen durchgeführt, um ein besseres Verständnis für das Potential der Nachlaufablenkung, die Auswirkungen auf die beteiligten Anlagen, sowie für die Anforderungen bei der Anwendung an realen Anlagen zu entwickeln. Experimente an einer Multi-Megawatt-Windenergieanlage haben gezeigt, dass sich Nachläufe in einer neutral geschichteten atmosphärischen Grenzschicht gezielt von der über 10 min gemittelten Anströmrichtung ablenken lassen. Ein sequentieller Ansatz aus large-eddy und aeroelastischer Simulation wurde entwickelt und für die Analyse der Auswirkungen auf Anlagen in zwei beispielhaften Windparks genutzt. Anhand weiterer Simulationen konnte zudem gezeigt werden, dass eine horizontal gescherte Anströmung zu asymmetrischen Nachläufen führt.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	wind farm control, wake deflection, wind energy converter, lidar, large-eddy simulation
Subjects:	Technology, medicine, applied sciences > Engineering and machine engineering
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited:	02 Dec 2024 13:45
Last Modified:	02 Dec 2024 13:45
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/4332
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-44133
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