Windenergie ist ein wichtiger Teil der Energiewende. Grundlagenforschung und Weiterentwicklung von Windturbinen sind daher unerlässlich. Um zuverlässige Untersuchungen durchzuführen, werden realistische Strömungen im Windkanal benötigt. In dieser Arbeit wird eine neue Methode zur Erzeugung großskaliger turbulenter Strömungen im Windkanal mittels aktiver Gitter entwickelt. Es wurde gezeigt, dass die durch aktive Gitter aufprägbaren Strukturen von der reduzierten Frequenz abhängen. Die erzeugten Strömungen unterlaufen eine Transition und bilden weit hinter dem Gitter eine voll entwickelte Turbulenz aus. In Kombination mit einer dynamischen Drehzahlvariation der Windkanalgebläse lassen sich sehr große Reynoldszahlen und integrale Längen erzeugen. Die Dynamik einer Modellturbine unter diesen Anströmungen kann mit Hilfe des Langevin-Ansatzes für den gesamten Betriebsbereich bestimmt werden. Damit wird eine Methode zur systematischen Untersuchung von Windturbinen im Windkanal bereitgestellt.
Wind energy is an important part of the energy transformation. Fundamental research and further development of wind turbines are therefore essential. To perform reliable investigations, realistic flows in the wind tunnel are required. In this work, a new method for generating large scale turbulent flows in the wind tunnel by means of active grids is developed. It was shown that the structures that can be imprinted by active grids depend on the reduced frequency. The generated flows undergo a transition downstream and form a fully developed turbulence far behind the active grid. In combination with a dynamic speed variation of the wind tunnel fans, very large Reynolds numbers and integral length scales can be achieved. The dynamics of a model turbine under these inflows can be determined for the entire operating range by using the Langevin approach. This provides a method for the systematic investigation of wind turbines under realistic conditions in a wind tunnel.
Windenergie ist ein wichtiger Teil der Energiewende. Grundlagenforschung und Weiterentwicklung von Windturbinen sind daher unerlässlich. Um zuverlässige Untersuchungen durchzuführen, werden realistische Strömungen im Windkanal benötigt. In dieser Arbeit wird eine neue Methode zur Erzeugung großskaliger turbulenter Strömungen im Windkanal mittels aktiver Gitter entwickelt. Es wurde gezeigt, dass die durch aktive Gitter aufprägbaren Strukturen von der reduzierten Frequenz abhängen. Die erzeugten Strömungen unterlaufen eine Transition und bilden weit hinter dem Gitter eine voll entwickelte Turbulenz aus. In Kombination mit einer dynamischen Drehzahlvariation der Windkanalgebläse lassen sich sehr große Reynoldszahlen und integrale Längen erzeugen. Die Dynamik einer Modellturbine unter diesen Anströmungen kann mit Hilfe des Langevin-Ansatzes für den gesamten Betriebsbereich bestimmt werden. Damit wird eine Methode zur systematischen Untersuchung von Windturbinen im Windkanal bereitgestellt.
Wind energy is an important part of the energy transformation. Fundamental research and further development of wind turbines are therefore essential. To perform reliable investigations, realistic flows in the wind tunnel are required. In this work, a new method for generating large scale turbulent flows in the wind tunnel by means of active grids is developed. It was shown that the structures that can be imprinted by active grids depend on the reduced frequency. The generated flows undergo a transition downstream and form a fully developed turbulence far behind the active grid. In combination with a dynamic speed variation of the wind tunnel fans, very large Reynolds numbers and integral length scales can be achieved. The dynamics of a model turbine under these inflows can be determined for the entire operating range by using the Langevin approach. This provides a method for the systematic investigation of wind turbines under realistic conditions in a wind tunnel.
Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE transactions on control systems technology New York, NY : IEEE, 1993 30(2022), 2, Seite 583-597 Online-Ressource
