Ehrich, Sebastian (2022) Analysis of the effect of intermittent wind on wind turbines by means of CFD. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

The goal of this thesis is to quantify the impact of in atmosphere measured higher order increment statistics on fatigue loads of wind turbines. As the main tool for the generation of wind fields with the corresponding statistics, an improved stochastic turbulent wind model based on Continous Time Random Walks (CTRWs) is developed and used as an input for Computational Fluid Dynamics simulations. After the comparison of different inflow methods with respect to the evolution of the turbulence along an open channel, it can be shown in rotor simulations that an increased kurtosis of the increment distribution of the wind field leads to higher fatigue loads for the airfoil as well as the whole rotor. Furthermore, a relation between correlations within the inflow plane and fatigue loads could be found.

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Analyse des Effektes von intermittentem Wind auf Windanlagen mithilfe von CFD

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Das Ziel der vorgelegten Arbeit besteht darin, den Einfluss von in der Atmosphäre messbaren Inkrement-Statistiken höherer Ordnung auf Ermüdungslasten an Windenergieanlagen zu quantifizieren. Als Hauptinstrument zur Generierung von Windfeldern mit entsprechender Statistik wird ein verbessertes stochastisches turbulentes Windmodell auf Grundlage von kontinuierlichen Zeitprozessen, sog. Continuous Time Random Walks (CTRWs), als Eingabe für computerbasierte Strömungssimulationen entwickelt und genutzt. Nach Vergleich verschiedener Einströmmethoden hinsichtlich der Turbulenzentwicklung in einem offenen Kanal kann in Rotorsimulationen gezeigt werden, dass eine erhöhte Kurtosis der Inkrementverteilung des Windfeldes sowohl beim Rotorblattsegment als auch am gesamten Rotor zu größeren Ermüdungslasten führen. Zudem kann eine Beziehung zwischen den Korrelationen innerhalb der Einströmebene und den Ermüdungslasten festgestellt werden.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Windturbine, Windfeld, Inkrementstatistik, Kontinuierlicher Zeitprozess, Numerische Strömungssimulation
Subjects:	Science and mathematics > Physics
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited:	06 Feb 2023 15:22
Last Modified:	06 Feb 2023 15:22
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/5650
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-57319
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