TOSCA – an open-source, finite-volume, large-eddy simulation (LES) environment for wind farm flows
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. The growing number and growing size of wind energy projects coupled with the rapid growth in high-performance computing technology are driving researchers toward conducting large-scale simulations of the flow field surrounding entire wind farms. This requires highly parallel-efficient tools, given the large number of degrees of freedom involved in such simulations, and yields valuable insights into farm-scale physical phenomena, such as gravity wave interaction with the wind farm and farm–farm wake interactions. In the current study, we introduce the open-source, finite-volume, large-eddy simulation (LES) code TOSCA (Toolbox fOr Stratified Convective Atmospheres) and demonstrate its capabilities by simulating the flow around a finite-size wind farm immersed in a shallow, conventionally neutral boundary layer (CNBL), ultimately assessing gravity-wave-induced blockage effects. Turbulent inflow conditions are generated using a new hybrid off-line–concurrent-precursor method. Velocity is forced with a novel pressure controller that allows us to prescribe a desired average hub-height wind speed while avoiding inertial oscillations above the atmospheric boundary layer (ABL) caused by the Coriolis force, a known problem in wind farm LES studies. Moreover, to eliminate the dependency of the potential-temperature profile evolution on the code architecture observed in previous studies, we introduce a method that allows us to maintain the mean potential-temperature profile constant throughout the precursor simulation. Furthermore, we highlight that different codes do not predict the same velocity inside the boundary layer under geostrophic forcing owing to their intrinsically different numerical dissipation. The proposed methodology allows us to reduce such spread by ensuring that inflow conditions produced from different codes feature the same hub wind and thermal stratification, regardless of the adopted precursor run time. Finally, validation of actuator line and disk models, CNBL evolution, and velocity profiles inside a periodic wind farm is also presented to assess TOSCA’s ability to model large-scale wind farm flows accurately and with high parallel efficiency.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,009 | 0,002 |
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.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».