r st r - - PowerPoint PPT Presentation

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1 2 3 4 5 6 7 8 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Turbine number Normalised Power

spacing=7D spacing=9.4D spacing=10.5D

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Lx Ly Lref = zhub Lz z sx x D sy x D

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❙tr❡❛♠✇✐s❡ ❱❡❧♦❝✐t② Pr♦☞❧❡

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U

z=0 z=z0

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Uh U ln(z)

Geostrophic wind Roughness z0,hi Friction velocity

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u Outer region Wake region Inner region zhub Ug

*hi *

u lo, z0,lo HG

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T urbulent Simulations Direct Numerical Simulation

All turbulent scales Expensive

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Turbulent Simulations Direct Numerical Simulation Reynolds Averaged Navier Stokes

All turbulent scales Expensive Time averaged turbulence model Cheap

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Turbulent Simulations Direct Numerical Simulation Large Eddy Simulation Reynolds Averaged Navier Stokes

All turbulent scales Expensive Time averaged turbulence model Cheap Large turbulent scales Small scale turbulence model

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❊①❛❝t ♣r♦☞❧❡ ✐s ❦♥♦✇♥✳ ❘❡ ❂ ✺✵✵

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1 2 3 4 5 6 7

u,G/G z/d

−0.05 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 1 2 3 4 5 6 7

u⊥,G/G z/d

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❱❡❧♦❝✐t② Pr♦☞❧❡

❆❝❝✉r❛t❡ ♣r♦☞❧❡ ♥❡❡❞❡❞ ❢♦r ✐♥✐t✐❛❧✐s❛t✐♦♥ ▲♦❣♣♦❧②♥♦♠✐❛❧ ♣r♦☞❧❡ ❜❛s❡❞ ♦♥ t❤❡ r❡s✐st❛♥❝❡ ❧❛✇ ❆✵ ❂ ✷✿✷ ❛♥❞ ❇✵ ❂ ✷✿✷ ♦♣t✐♠✐s❡❞ ✇✐t❤ ■❖❆

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❱❡❧♦❝✐t② Pr♦☞❧❡

10

−2

10 0.7 0.8 0.9 1 1.1

z/HG U/G

✭❛✮ ❱ ✶

10

−2

10 0.2 0.4 0.6 0.8 1

z/HG U/G

✭❜✮ ❱ ✹ ❋✐❣✉r❡✿ ▼♦❞❡❧ ❆✵ ❂ ❇✵ ❂ ✷✿✷ ✭✮✱ s✐♠✉❧❛t✐♦♥ ✭✰✮

❍❛♥s ❘♦❜❡❡rs ✫ ❏♦r✐s ❈♦❞❞✓ ❡ ✭❊◆✮ ▲❊❙ ♦❢ ❧❛r❣❡ ✇✐♥❞ ❢❛r♠s ✐♥ t❤❡ ❆❇▲ ❚❤❡s✐s ♣r❡♥s❡♥t❛t✐♦♥ ✷✸ ✴ ✹✹

❱❡❧♦❝✐t② Pr♦☞❧❡

10

−2

10 −0.2 −0.15 −0.1 −0.05

z/HG V/G

✭❛✮ ❱ ✶

10

−2

10 −0.4 −0.35 −0.3 −0.25 −0.2 −0.15 −0.1 −0.05

z/HG V/G

✭❜✮ ❱ ✹ ❋✐❣✉r❡✿ ▼♦❞❡❧ ❆✵ ❂ ❇✵ ❂ ✷✿✷ ✭✮✱ s✐♠✉❧❛t✐♦♥ ✭✰✮

❍❛♥s ❘♦❜❡❡rs ✫ ❏♦r✐s ❈♦❞❞✓ ❡ ✭❊◆✮ ▲❊❙ ♦❢ ❧❛r❣❡ ✇✐♥❞ ❢❛r♠s ✐♥ t❤❡ ❆❇▲ ❚❤❡s✐s ♣r❡♥s❡♥t❛t✐♦♥ ✷✹ ✴ ✹✹

❊①tr❛❝t❡❞ P♦✇❡r

P♦✇❡r ♠♦❞❡❧ ❛s ❢♦r♠✉❧❛t❡❞ ❜② ▼❡②❡rs ✫ ▼❡♥❡✈❡❛✉ ❬✹❪ ❇❛s❡❞ ♦♥ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❜❛❧❛♥❝❡

• ♦♦❞ ❛❣r❡❡♠❡♥t ❢♦r ❈❣ ✐s ❝r✉❝✐❛❧

❇❡tt❡r t♦ ✉s❡ t❤❡ ❝♦♥st❛♥ts ❢♦✉♥❞ ❜② ❈❛❧❞✇❡❧❧

❈❛❧❞✇❡❧❧✿ ✶✿✶✽✪ ▼❘❊ Pr♦♣♦s❡❞✿ ✶✿✻✶✪ ▼❘❊

❍❛♥s ❘♦❜❡❡rs ✫ ❏♦r✐s ❈♦❞❞✓ ❡ ✭❊◆✮ ▲❊❙ ♦❢ ❧❛r❣❡ ✇✐♥❞ ❢❛r♠s ✐♥ t❤❡ ❆❇▲ ❚❤❡s✐s ♣r❡♥s❡♥t❛t✐♦♥ ✷✺ ✴ ✹✹

❊①tr❛❝t❡❞ P♦✇❡r

P♦✇❡r ♠♦❞❡❧ ❛s ❢♦r♠✉❧❛t❡❞ ❜② ▼❡②❡rs ✫ ▼❡♥❡✈❡❛✉ ❬✹❪ ❇❛s❡❞ ♦♥ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❜❛❧❛♥❝❡

• ♦♦❞ ❛❣r❡❡♠❡♥t ❢♦r ❈❣ ✐s ❝r✉❝✐❛❧

❇❡tt❡r t♦ ✉s❡ t❤❡ ❝♦♥st❛♥ts ❢♦✉♥❞ ❜② ❈❛❧❞✇❡❧❧

❈❛❧❞✇❡❧❧✿ ✶✿✶✽✪ ▼❘❊ Pr♦♣♦s❡❞✿ ✶✿✻✶✪ ▼❘❊

❍❛♥s ❘♦❜❡❡rs ✫ ❏♦r✐s ❈♦❞❞✓ ❡ ✭❊◆✮ ▲❊❙ ♦❢ ❧❛r❣❡ ✇✐♥❞ ❢❛r♠s ✐♥ t❤❡ ❆❇▲ ❚❤❡s✐s ♣r❡♥s❡♥t❛t✐♦♥ ✷✺ ✴ ✹✹

❊①tr❛❝t❡❞ P♦✇❡r

P♦✇❡r ♠♦❞❡❧ ❛s ❢♦r♠✉❧❛t❡❞ ❜② ▼❡②❡rs ✫ ▼❡♥❡✈❡❛✉ ❬✹❪ ❇❛s❡❞ ♦♥ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❜❛❧❛♥❝❡

• ♦♦❞ ❛❣r❡❡♠❡♥t ❢♦r ❈❣ ✐s ❝r✉❝✐❛❧

❇❡tt❡r t♦ ✉s❡ t❤❡ ❝♦♥st❛♥ts ❢♦✉♥❞ ❜② ❈❛❧❞✇❡❧❧

❈❛❧❞✇❡❧❧✿ ✶✿✶✽✪ ▼❘❊ Pr♦♣♦s❡❞✿ ✶✿✻✶✪ ▼❘❊

❍❛♥s ❘♦❜❡❡rs ✫ ❏♦r✐s ❈♦❞❞✓ ❡ ✭❊◆✮ ▲❊❙ ♦❢ ❧❛r❣❡ ✇✐♥❞ ❢❛r♠s ✐♥ t❤❡ ❆❇▲ ❚❤❡s✐s ♣r❡♥s❡♥t❛t✐♦♥ ✷✺ ✴ ✹✹

❊①tr❛❝t❡❞ P♦✇❡r

P♦✇❡r ♠♦❞❡❧ ❛s ❢♦r♠✉❧❛t❡❞ ❜② ▼❡②❡rs ✫ ▼❡♥❡✈❡❛✉ ❬✹❪ ❇❛s❡❞ ♦♥ ♠♦♠❡♥t✉♠ ❜❛❧❛♥❝❡

• ♦♦❞ ❛❣r❡❡♠❡♥t ❢♦r ❈❣ ✐s ❝r✉❝✐❛❧

❇❡tt❡r t♦ ✉s❡ t❤❡ ❝♦♥st❛♥ts ❢♦✉♥❞ ❜② ❈❛❧❞✇❡❧❧

❈❛❧❞✇❡❧❧✿ ✶✿✶✽✪ ▼❘❊ Pr♦♣♦s❡❞✿ ✶✿✻✶✪ ▼❘❊

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■♥tr♦❞✉❝t✐♦♥ ❋✉❧❧② ❞❡✈❡❧♦♣❡❞ ❲❚❆❇▲ ❈❋❉ ❲✐♥❞ ❋❛r♠ ❘♦✉❣❤♥❡ss ❍❡✐❣❤t ❖❜❥❡❝t✐✈❡s

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❈❋❉ ❝♦❞❡ ▲❛r❣❡ ❊❞❞② ❙✐♠✉❧❛t✐♦♥ ❯s❡❞ ❈♦❞❡ ❱❛❧✐❞❛t✐♦♥

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▼♦❞❡❧s ❘❡s✐st❛♥❝❡ ▲❛✇ ❱❡❧♦❝✐t② Pr♦☞❧❡ ▼♦❞❡❧ ❊①tr❛❝t❡❞ P♦✇❡r ▼♦❞❡❧

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❘❡s✉❧ts ❙✐♠✉❧❛t❡❞ ❈❛s❡s ❱❡❧♦❝✐t② Pr♦☞❧❡s ❊①tr❛❝t❡❞ P♦✇❡r

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Lx Ly Lref = zhub Lz z sx x D sy x D

❍❛♥s ❘♦❜❡❡rs ✫ ❏♦r✐s ❈♦❞❞✓ ❡ ✭❊◆✮ ▲❊❙ ♦❢ ❧❛r❣❡ ✇✐♥❞ ❢❛r♠s ✐♥ t❤❡ ❆❇▲ ❚❤❡s✐s ♣r❡♥s❡♥t❛t✐♦♥ ✷✼ ✴ ✹✹

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10

−3

10

−2

10

−1

10 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1

z/HG u/G

10

−3

10

−2

10

−1

10 −0.4 −0.35 −0.3 −0.25 −0.2 −0.15 −0.1 −0.05

z/HG v/G

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−3

10

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z/HG u/G

10

−3

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−2

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10 −0.4 −0.35 −0.3 −0.25 −0.2 −0.15 −0.1 −0.05

z/HG v/G

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10

−2

10

−1

10 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1

z/HG u/G

10

−3

10

−2

10

−1

10 −0.3 −0.25 −0.2 −0.15 −0.1 −0.05

z/HG v/G

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❍❛♥s ❘♦❜❡❡rs ✫ ❏♦r✐s ❈♦❞❞✓ ❡ ✭❊◆✮ ▲❊❙ ♦❢ ❧❛r❣❡ ✇✐♥❞ ❢❛r♠s ✐♥ t❤❡ ❆❇▲ ❚❤❡s✐s ♣r❡♥s❡♥t❛t✐♦♥ ✸✶ ✴ ✹✹

❊①tr❛❝t❡❞ P♦✇❡r

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 x 10

−3

zh/HG Pt/G3

❋✐❣✉r❡✿ ❯♣❞❛t❡❞ ♣♦✇❡r ♠♦❞❡❧ ✭✮✱ ♥❡✇ ▲❊❙ ❞❛t❛ ✭♦✮✱ ❝❛s❡ ❆✸ ✭✰✮ ❢r♦♠ ❈❛❧❛❢ ❡t ❛❧✳ ❬✷❪✱ ♣♦✇❡r ♠♦❞❡❧ ❢r♦♠ ▼❡②❡rs ❛♥❞ ▼❡♥❡✈❡❛✉ ❬✺❪ ✭✮

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■♥tr♦❞✉❝t✐♦♥ ❋✉❧❧② ❞❡✈❡❧♦♣❡❞ ❲❚❆❇▲ ❈❋❉ ❲✐♥❞ ❋❛r♠ ❘♦✉❣❤♥❡ss ❍❡✐❣❤t ❖❜❥❡❝t✐✈❡s

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❘❡s✉❧ts ❙✐♠✉❧❛t❡❞ ❈❛s❡s ❱❡❧♦❝✐t② Pr♦☞❧❡s ❊①tr❛❝t❡❞ P♦✇❡r

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