Käsler Y. Doppler-Windlidar-Messungen der Umströmung einer Windenergieanlage: Diss. … Dr. rer. nat. / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut Physik der Atmosphäre, Oberpfaffenhofen. - Köln: DLR, Bibliotheks- und Informationswesen, 2011. - XVIII, 155 S.: Ill., graph. Darst. - (Forschungsbericht; 2011-16). - Bibliogr.: S.139-151. - ISSN 1434-8454  Место хранения:   061 | Институт оптики атмосферы CO РАН | Томск | Библиотека

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Kurzfassung ................................................... iii Abstract ........................................................ v Abkürzungsverzeichnis ......................................... vii Abbildungsverzeichnis .......................................... xi Tabellenverzeichnis .......................................... xvii 1 Einleitung ................................................... 1 2 Wind und Meteorologie ........................................ 5 2.1 Die atmosphärische Grenzschicht ......................... 5 2.2 Spektrale Beschreibung der Turbulenz .................... 8 2.3 Ermittlung der Spektren aus den Messdaten .............. 12 3 Nachlaufströmung von Windenergieanlagen ..................... 15 3.1 Die Windenergieanlage als Strömungsmaschine ............ 15 3.2 Methoden zur Windmessung ............................... 17 3.3 Bisherige Modellierung und Messung der Nachlaufströmung ....................................... 19 4 Das 2 iim-Doppler-Windlidar ................................. 27 4.1 Lidarmessmethoden ...................................... 27 4.2 Prinzip des kohärenten Doppler-Windlidars .............. 27 4.3 Systemparameter des 2 uni-Windlidars ................... 31 4.4 Datenprozessierung ..................................... 34 4.5 Vergleich mit anderen Windlidarsystemen ................ 37 5 Messkampagne an einer Multi-MW-Windenergieanlage und Messaufbau .................................................. 39 5.1 AREVA M5000 Windenergieanlage und Messaufbau ........... 39 5.2 Scantechniken .......................................... 43 5.3 Durchgeführte Messkampagnen und meteorologische Bedingungen ............................................ 47 6 Messungen der Umströmung einer Multi-MW-Windenergieanlage und des Geschwindigkeitsdefizits ............................ 53 6.1 Messungen bei stabiler Atmosphäre ...................... 53 6.1.1 Geschwindigkeitsdefizit im Nachlauf ............. 57 6.1.2 Vergleich von instationärer und stationärer Messung ......................................... 59 6.1.3 Mäandern des Nachlaufs .......................... 63 6.1.4 Bestimmung des Leistungsbeiwerts und des Schubbeiwerts ................................... 68 6.2 Messungen bei instabiler Atmosphäre .................... 69 6.3 Vergleich der Messungen bei unterschiedlichen atmosphärischen Bedingungen ............................ 77 6.4 Untersuchung des Nachlaufdralls ........................ 80 7 Turbulenzanalyse der Messungen der Umströmung einer Multi-MW-Windenergieanlage .................................. 83 7.1 Leistungsdichtespektren ................................ 83 7.1.1 Vergleich mit Ultraschallanemometer ............. 83 7.1.2 Vergleich stromauf- und stromabwärts ............ 92 7.2 Integrale Längenskalen ................................. 93 7.3 Fehlerabschätzung ...................................... 97 7.4 Turbulenzintensität .................................... 99 7.4.1 Bei stabiler Atmosphäre ........................ 100 7.4.2 Bei instabiler Atmosphäre ...................... 106 8 Vergleich der Nachlaufmessungen mit Simulationen ........... 109 8.1 Die Simulationsmodelle ................................ 110 8.1.1 Modell 1: RANS-Modell der inkompressiblen Strömung ....................................... 110 8.1.2 Modell 2: RANS-Modell der kompressiblen Strömung ....................................... 112 8.1.3 Modell 3: Ainslie Modell ....................... 113 8.2 Vergleiche mit Messungen .............................. 113 9 Fazit und Ausblick ......................................... 123 A Windrichtungs- und Windgeschwindigkeitsdaten des Messmasts .................................................. l29 B Vergleich von Windcube und 2 μm-Windlidar .................. 133 C Skizzen für die Messungen bei stabiler und instabiler Atmosphäre ...................................... 135 D Mittelung der Windrichtung aus den Messmastdaten ........... 137 Literaturverzeichnis .......................................... 138