Beck, Hauke (2020) Reconstruction of wind turbine wake wind fields with long-range LiDAR measurements. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

The dissertation shows how scanning long-range LiDAR measurements can be used to reconstruct the longitudinal wind speed component of single wind turbines wake wind fields. For this purpose, a dynamic filtering method of LiDAR raw data is developed, which achieves improved accuracy and higher data availability against conventional filtering. Flow characteristics are reconstructed using a wind field propagation approach on a sub-measurement time scale. This up-sampling simultaneously reduces the mapping error of the first two central moments of the wind speed. The model-based reconstruction of 3D1C wake wind fields allows novel observations of the wake dynamics in the horizontal and vertical direction. In an example data set from a numerical LiDAR simulator and a large-eddy simulation, the wake wind field is reconstructed with a deviation of the average wind speed of 2.3 % and a deviation of the standard deviation of 0.18 %.

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Die Rekonstruktion von Nachlaufwindfeldern von Windkraftanlagen mittels Langstreckenlidarmessungen

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Die Dissertation zeigt wie scannende Langstrecken-LiDAR-Messungen zur Rekonstruktion der longitudinalen Windgeschwindigkeit von einzelnen Nachlaufwindfeldern von Windenergieanlagen genutzt werden können. Hierzu wird eine dynamische Filterung der LiDAR-Rohdaten entwickelt, die eine verbesserte Genauigkeit und eine höhere Datenverfügbarkeit erreicht. Strömungscharakteristiken werden mittels einer Windfeldpropagation auf einer Zeitskala, kleiner der Messauflösung, rekonstruiert. Dieses Up-Sampling reduziert gleichzeitig den Abbildungsfehler der ersten zwei zentralen Momente der Windgeschwindigkeit. Eine modellbasierte Rekonstruktion von 3D1C Nachlaufwindfeldern ermöglicht neuartige Betrachtungen der Nachlaufdynamik in horizontaler und vertikaler Richtung. In einem Beispieldatensatz aus einer Large-Eddy Simulation wird das Nachlaufwindfeld mit einer Abweichung der gemittelten Windgeschwindigkeit von 2,3 % und einer Abweichung der Standardabweichung von 0,18 % rekonstruiert.

Item Type: Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords: Dynamik, Filterung (Stochastik), Abtastratenerhöhung, Dimension 4, Lidar, Simulator
Subjects: Science and mathematics > Physics
Divisions: Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited: 07 Apr 2020 08:31
Last Modified: 08 Apr 2020 12:16
URI: https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/4590
URN: urn:nbn:de:gbv:715-oops-46719
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