Effects of continuously changing inlet wind direction on near-to-far wake characteristics behind wind turbines over flat terrain
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Notice bibliographique
Résumé
The wake characteristics of a utility-scale wind turbine under realistic atmospheric boundary layer conditions are affected by the continuously changing wind direction arriving at the wind turbine. In the present study, the effects of continuous changes in the incoming wind direction were studied for a wind turbine on flat terrain, with the objective of understanding the wake characteristics of the wind turbine. Thus, understanding the effects of continuously changing incoming wind direction on the wake characteristics of wind turbines over flat terrain is important in the design of wind farm layouts, including in the design of offshore wind power plants. For this purpose, a computational fluid dynamics (CFD) approach using large-eddy simulations (LES) was adopted in the present study. An in-house LES-solver based on the actuator line (AL) aerodynamics technique was constructed in order to successfully capture the wake structure behind the wind turbine. First, experimental investigations on both a blade-only wind turbine scale model and a full 3D wind turbine scale model (isolated wind turbine) were conducted for a fixed inlet wind condition, the latter including the nacelle and the tower. Through a detailed comparison of the wind tunnel experimental and numerical results, the prediction accuracy of the in-house LES-solver was verified and validated for fixed inlet wind conditions. On the basis of the validation results obtained, and using the full 3D wind turbine scale model, the effects of the continuously changing inlet wind conditions on the wake characteristics in the near- and far-wake regions were numerically investigated. In addition, the effects of the wind turbine nacelle and tower on the wake characteristics were also investigated. The numerical results show that the most significant impact of the effects of the continuously changing wind direction was the rapid recovery of the mean velocity deficits in the wind turbine wake region. Further, at the x = 10D position (D is the rotor diameter) downstream of the wind turbine, the non-dimensional streamwise mean velocity was 0.93, which nearly matches the approaching flow speed, under an optimal tip speed ratio of 4.0, compared to the fixed wind direction scenario.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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